Оптическое переключение позволит увеличить скорости жестких дисков и устройств магнитной памяти до терагерцового уровня

Оптическая запись информации


Исследователи из лаборатории имени Эймса (Ames Laboratory) американского Министерства энергетики, университета штата Айова (Iowa State University), и Критского университета (University of Crete), Греция, нашли новый метод переключения магнитного состояния определенного вида материалов, который работает в тысячи раз быстрее, чем методы, используемые в современных жестких дисках и других устройствах магнитной памяти. Это открытие, которому была посвящена статья в журнале Nature от 4 апреля 2013 года, открывает дорогу новым высокоскоростным устройствам магнитной памяти, способным работать на терагерцовых (10^12 Герц) скоростях.

Джигэнг Ван (Jigang Wang), ученый-физик из лаборатории имени Эймса, и его команда использовали сверхкороткие импульсы лазерного света, длительностью в несколько фемтосекунд, для того чтобы произвести ультрабыстрые изменения в магнитной структуре материала. Под воздействием импульсов света структура специального материала, материала, обладающего свойством колоссального магнетосопротивления (colossal magnetoresistive materials), изменялась настолько, что материал менял свои свойства от ферромагнетика до магнитоизолятора, что можно использовать для хранения информации в устройствах магнитного хранения данных следующего поколения.

Если на долю американских ученых выпала экспериментальная часть проекта, то ученые из Критского университета, возглавляемые Илиасем Э. Перакисом (Ilias E. Perakis), разработали теоретическое обоснование всех наблюдаемых явлений и эффектов. "Проблема, связанная с магнитной записью, чтением и хранением информации, заключается в скорости этих процессов, ограниченных некоторыми физическими величинами. Мы продемонстрировали, что можно заставить магнитный материал переключаться из одного состояния в другое очень быстро, в течение нескольких фемтосекунд, при использовании некоторых "уловок" из области квантовой механики и сверхкоротких импульсов лазерного света" - рассказал Джигэнг Ван.

В некоторых современных технологиях магнитной записи информации уже используются лучи лазерного света, фотовозбуждение атомов ферромагнитного материала заставляет эти атомы нагреваться и колебаться, а приложенное магнитное поле в этом случае вызывает достаточно быстрое переключение магнитного состояния материала. "Но скорость такого магнитного переключения весьма низка, магнитные домены, несмотря на дополнительное внешнее возбуждение, "ворочаются" очень медленно и тяжело" - рассказывает Ван, - "Поэтому, с помощью имеющихся технологий магнитной записи практически невозможно или очень тяжело добраться до терагерцовых частот переключения свойств материалов".

Поэтому, в своих исследованиях ученые обратили пристальное внимание на материалы с колоссальным магнетосопротивлением (colossal magnetoresistive materials, CMR). Такие материалы весьма чувствительны к воздействию внешних магнитных полей, которые используются для записи данных в магнитную память. Помимо этого, скорость переключения свойств материалов CMR настолько высока, что не требуется применения дополнительного воздействия с помощью высокой температуры.

"Материалы CMR имеют огромную перспективу для использования в устройствах магнитной записи информации, но мы еще не до конца понимаем как они работают, а без этого еще рано говорить о практическом использовании таких материалов. В частности, мы должны выяснить, что же именно происходит во время воздействия сверхкороткого импульса лазерного света, который воздействует с магнитными моментами атомов материала, но не успевает его нагреть до более высокой температуры. Это означает, что мы должны попытаться описать все процессы с точки зрения квантовой механики, совмещенной с магнетизмом. Мы это назвали "квантовый фемто-магнетизм"" - рассказывает Ван.

Согласно имеющейся информации, некоторые из видов испытанных CMR-материалов могут переключить свое магнитное состояние под воздействием импульса света, длительностью менее 100 фемтосекунд. Это означает, что переключение квантового состояния спина атомов материала имеет не тепловой, а механический характер. В добавок к этому быстрая скорость переключения и сильная остаточная намагниченность отвечают всем основным требованиями для применения CMR-материалов в сверхбыстрых устройствах магнитной записи и хранения информации и сверхбыстродействующих устройствах, построенных на основе спинтроники.

"В дальнейшем мы собираемся разработать совершенно новые методы полностью оптического квантового управления и считывания магнитной информации. Это, в свою очередь, позволит нам в будущем создать устройства, способные записывать и считывать информацию гораздо быстрее, чем самые лучшие современные устройства".




Ключевые слова:
Оптическое, Переключение, Материал, Магнитное, Состояние, Атом, Спин, Лазер, Свет, Импульс, Устройство, Хранение, Запись, Информация

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Созданы ячейки новой магнитной памяти, способные переключаться с рекордно в ...
  • Разработан новый тип магнитной памяти, способной хранить бит информации в о ...
  • Новый тепловой метод магнитной записи информации позволит "разогнать" жес ...
  • Разработан новый простой метод записи данных на магнитный носитель.
  • Кольца графена могут улучшить существующие технологии магнитной записи данн ...

  • Скачать покер старс на реальные деньги.


    8 апреля 2013 09:16
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3854
    И какой компьютер сможет обеспечивать работу с такими скоростями?


    --------------------
        
    8 апреля 2013 10:53
    #2 Написал: just_reader

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,фотонный)
        
    8 апреля 2013 11:32
    #3 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1489
    FomaNeverujuwij, не всегда же нужен компьютер, можно предположить модулирование пишущего лазера сигналом высокой частоты, который надо записать и поток данных для записи получается слишком большим. Также это должно помочь увеличить плотность записи, ведь есть компромисс между скоростью вращения винчестера и надежностью записи на этой скорости.
        
    8 апреля 2013 14:23
    #4 Написал: Cbert

    Публикаций: 0
    Комментариев: 52
    Ждём через 20 лет.
        
    8 апреля 2013 21:08
    #5 Написал: Молочный

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    дааа, а многие уже предрекали закат эпохи хардов через несколько лет :))) теперь харды SSD-шкам фору дадут чтобы совсем их в клочья не рвать :)))
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.