Šiuolaikinis gyvenimas sukasi apie duomenis, o tai reiškia, kad mums reikia naujų, greitų ir energiją taupančių būdų, kaip skaityti ir rašyti duomenis laikymo įrenginiuose. Tobulėjant magnetinės medžiagos optinio perjungimo (AOS) technologijai, pastarąjį dešimtmetį didelis dėmesys atkreiptas į optinį metodą, kai duomenų rašymui naudojami lazerio impulsai, o ne magnetai. Nors AOS technologija yra greita ir efektyvi energija, ji turi tikslumo problemų. Eindhoveno technologijos universiteto Nyderlanduose tyrėjai išrado naują metodą, pagal kurį feromagnetinės medžiagos naudojamos kaip nuoroda, kad lazerio impulsų pagalba būtų galima tiksliai įrašyti duomenis į kobalto-gadolinio (Co / Gd) sluoksnį. Jų tyrimai buvo paskelbti žurnale „Nature Communications“.
Kietųjų diskų ir kitų prietaisų magnetinės medžiagos kaupia duomenis kompiuterio bitų pavidalu. Tradiciškai duomenys skaitomi ir įrašomi į standųjį diską judant mažu magnetu ant medžiagos. Tačiau didėjant duomenų gamybos, vartojimo, prieigos ir saugojimo poreikiui, yra nemažas poreikis greitesnių ir efektyvesnių energijos naudojimo būdų, leidžiančių pasiekti, saugoti ir įrašyti duomenis.
Magnetinių medžiagų optinis perjungimas (AOS) yra perspektyvus greitis ir energijos efektyvumas. Visiškai optinis jungiklis naudoja femtosekundinius lazerio impulsus, kad pakeistų magnetinės nugaros kryptį pikosekundės skalėje. Duomenims rašyti gali būti naudojami du mechanizmai: daugiapulsiai ir vieno impulso perjungimo jungikliai. Daugelio impulsų jungiklyje galutinė sukimosi kryptis yra determinuota, tai reiškia, kad ją galima iš anksto nustatyti pagal šviesos poliarizaciją. Tačiau šiam mechanizmui paprastai reikia kelių lazerių, o tai sumažina rašymo greitį ir efektyvumą.
Kita vertus, vieno impulso rašymo greitis bus daug greitesnis, tačiau vieno impulsinio optinio jungiklio tyrimai rodo, kad vieno impulso perjungimas yra slenkantis procesas. Tai reiškia, kad norint pakeisti konkretaus magnetinio bito būseną, reikia iš anksto žinoti apie bitą. Kitaip tariant, BIT būsena turi būti perskaityta prieš ją perrašant, o tai įveda rašymo proceso skaitymo fazę ir taip riboja greitį.
Geresnis metodas yra deterministinis vieno impulso visiško optinio perjungimo metodas, kai galutinė bito kryptis priklauso tik nuo proceso, naudojamo bitui nustatyti ir atkurti. Šiuo metu Eindhoveno technologijos universiteto Taikomosios fizikos katedros nanostruktūrų grupės tyrėjai sukūrė naują metodą, kaip pasiekti determinuotą vieno impulso rašymą magnetinėse laikmenose, todėl rašymo procesas yra tikslesnis.
Paveikslėlio šaltinis: Eindhoveno technologijos universitetas
Savo eksperimente Eindhoveno technologijos universiteto tyrėjai sukūrė rašymo sistemą, susidedančią iš trijų sluoksnių - feromagnetinio etaloninio sluoksnio, pagaminto iš kobalto ir nikelio, kuris padeda arba užkerta kelią laisvajam sluoksniui. Rotacinis jungiklis, laidus vario (Cu) tarpinis sluoksnis arba tarpo sluoksnis ir optiškai perjungiamas laisvasis Co / Gd sluoksnis. Sudėtinio sluoksnio storis yra mažesnis kaip 15 nm.
Sužadintas femtosekundės lazeriu, pamatinis sluoksnis demagnetizuojamas mažiau nei per 1 pikosekundę. Tada kai kurie prarasti kampiniai impulsai, susiję su sukiniu pamatiniame sluoksnyje, yra paverčiami sukimosi srove, kurią perduoda elektronas. Srovės sukimai eina ta pačia kryptimi kaip ir sukiniai pamatiniame sluoksnyje.
Ši verpimo srovė tada pereina iš etaloninio sluoksnio per vario tarpiklio sluoksnį (balta rodyklė paveikslėlyje) į laisvąjį sluoksnį, kur ji gali padėti arba užkirsti kelią gręžimo perjungimui laisvajame sluoksnyje. Tai priklauso nuo pamatinio ir laisvojo sluoksnio santykinės sukimosi krypties.
Pakeitus lazerio energiją, atsiras dvi būsenos. Pirmiausia virš slenksčio referencinis sluoksnis visiškai nustato galutinę sukimosi kryptį laisvajame sluoksnyje; antra, virš aukštesnio slenksčio, stebimas perjungimas. Tyrėjai parodė, kad šie du mechanizmai gali būti naudojami tiksliai užrašyti laisvojo sluoksnio sukinio būseną, neatsižvelgiant į jo pradinę būseną rašymo proceso metu. Šis atradimas yra svarbus įvykis ateityje plėtojant duomenų saugojimo įrenginius.