Het moderne leven draait om data, wat betekent dat we nieuwe, snelle en energiezuinige manieren nodig hebben om data op opslagapparaten te lezen en te schrijven.
Optische methoden die gebruikmaken van laserpulsen in plaats van magneten om gegevens op te schrijven, hebben in het afgelopen decennium aanzienlijke aandacht gekregen, met de
De ontwikkeling van een volledig optische schakeling (AOS) van magnetische materialen. Hoewel AOS snel en energiezuinig is, heeft het problemen met nauwkeurigheid.
Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland hebben een nieuwe methode uitgevonden om gegevens nauwkeurig in een kobalt te schrijven
Het onderzoek werd gepubliceerd in Nature en bevatte de volgende gegevens:
Communicatie.
Magnetische materialen in harde schijven en andere apparaten slaan gegevens op in de vorm van computerbits.
Maar met de toenemende vraag naar gegevensproductie, consumptie, toegang en opslag,
er is een aanzienlijke vraag naar snellere en energiezuinigere methoden voor toegang tot, opslag en registratie van gegevens.
Optische schakeling (AOS) van magnetische materialen is een veelbelovende aanpak op het gebied van snelheid en energie-efficiëntie.
Het gebruik van een femtoseconde laserpuls om de richting van magnetische spins op picoseconde schaal te veranderen.
In multi-impuls schakelen, is de uiteindelijke richting van de spin deterministisch, wat betekent dat het kan worden bepaald in
Het is echter zo dat dit mechanisme meestal meerdere lasers vereist, waardoor de snelheid en efficiëntie van het licht vermindert.
Schrijven.
Aan de andere kant is het schrijven met een enkele impuls veel sneller, maar studies met een enkele impuls optische schakeling hebben aangetoond dat het schakelen met één impuls
Dit betekent dat om de toestand van een specifiek magnetisch bit te veranderen, voorafgaande kennis van het bit vereist is.
De staat van het bit moet worden gelezen voordat het kan worden overschreven, wat een leesfase in het schrijfproces introduceert, waardoor de snelheid wordt beperkt.
Een betere aanpak is de deterministische single-pulse all-optical switching methode, waarbij de definitieve richting van het bit alleen afhankelijk is van de
Het is een proces dat gebruikt wordt om het bit in te stellen en opnieuw in te stellen.
De Universiteit van Technologie heeft een nieuwe methode ontwikkeld om deterministisch één-impuls schrijven in magnetische opslagmaterialen te bereiken.
Het schrijfproces is nauwkeuriger.
In hun experimenten ontwierpen de onderzoekers van de TU Eindhoven een schrijfsysteem dat uit drie lagen bestaat: een ferromagnetische referentieschaal
van kobalt en nikkel, die de spinschakeling in de vrije laag bevordert of voorkomt; een geleidende koperen (Cu) afstandspeler of gaplaag; en
optisch schakelbare laag zonder Co/Gd. De dikte van de samengestelde laag is minder dan 15 nm.
Eenmaal opgewonden door een femtoseconde laser, demagnetiseert de referentielaag in minder dan 1 picoseconde.
De spins in de referentieschaal worden vervolgens omgezet in een door de elektronen gedragen spinstroom.
gelijnd met de richting van de spins in de referentieschaal.
Deze spinstroom beweegt zich vervolgens van de referentieschaal door de koperen afstand (zie witte pijlen in de figuur) naar de vrije laag, waar het kan
Dit is afhankelijk van de relatieve spinoriëntatie van de referentie- en vrije lagen.
Het veranderen van de laserenergie resulteert in twee toestanden. Ten eerste, boven een drempel, wordt de uiteindelijke spinoriëntatie in de vrije laag volledig bepaald door
De onderzoekers hebben aangetoond dat deze twee mechanismen kunnen worden verwerkt door middel van een combinatie van de volgende twee mechanismen:
Dit is de eerste methode die gebruikt wordt om de spin-toestand van de vrije laag nauwkeurig te schrijven zonder dat de oorspronkelijke toestand tijdens het schrijfproces in overweging moet worden genomen.
Deze ontdekking biedt een belangrijke vooruitgang in de uitbreiding van onze toekomstige gegevensopslagapparatuur.