Магнитные монополи и завихрения могут стать основой новых высокоэффективных устройств магнитного хранения данных

Магнитные монополи и завихрения


Магнитный монополь, физическая частица, описанная в теории почти 80 лет назад, может стать основой для реализации новых высокоэффективных устройств хранения данных. Ученые из Технического университета Мюнхена (Technische Universitaet Muenchen, TUM), Технического университета Дрездена (Technische Universitaet Dresden) и Кельнского университета (University of Cologne) нашли, что при использовании комбинации магнитных монополей с завихрениями магнитного поля, называемыми скирмионами (skyrmion), информация может быть записана, считана и стерта с поверхности носителя достаточно простыми способами.

Все из нас наверняка видели, как железные опилки, насыпанные на листок бумаги, показывают нам линии магнитного поля, вырабатываемое постоянным магнитом, имеющим два полюса. И даже если такой магнит расколоть в любом месте, то у каждого из обломков образуется своя собственная пара полюсов. Однако, в начале 1930-х годов физик Пол Дирак (Paul A. M. Dirac) описал магнитный монополь, гипотетическую частицу, которая является магнитным аналогом электрона, частицу, обладающую только одним полюсом и несущую только один вид элементарного магнитного заряда.

Наличие магнитных монополей на поверхности какого-либо материала приводит к образованию магнитных вихрей, скирмионов. Именно поиском и изучением магнитных скирмионов занимались ученые TUM, возглавляемые профессором Кристианом Пфлеидерером (Prof. Christian Pfleiderer), которые работали совместно с группой профессора Лукаша Энга (Prof. Lukas Eng) из Дрезденского университета, в распоряжении которой находится магнитно-силовой микроскоп. Когда ученые начали изучать поверхности различных материалов с помощью микроскопа, им удалось впервые вживую наблюдать магнитные вихри. Более того, они обнаружили, что скирмионы, граничащие друг с другом, сливаются в единое целое, образуя магнитные поля весьма сложной конфигурации.

Компьютерное моделирование, проведенное группой профессора Ачима Роша (Prof. Achim Rosch) из Кельнского университета, вместе с результатами исследований, проведенных с помощью источника нейтронов FRM II, который находится в университете TUM, показали, что магнитные монополи работали как застежка-молния, соединяя все магнитные вихри в единое поле.

Эти магнитные вихри, магнитные "водовороты", образующиеся вокруг магнитных монополей, могут служить в качестве чрезвычайно компактных и чрезвычайно долговечных носителей информации. Область, хранящая один бит данных на современных жестких дисках, состоит, по крайней мере, из тысячи атомов магнитного вещества, в отличие от этого каждый скирмион формируется магнитным монополем, состоящем всего из 15 атомов, что позволит получить чрезвычайно высокое значение показателя плотности записи информации.

Кроме всего вышесказанного, для перемещения монополя и скирмиона требуется приблизительно в 100 тысяч раз меньшая энергии, чем энергия, требующаяся для изменения магнитного момента атомов в современных устройствах магнитной записи и хранения информации. И еще одним важным преимуществом скирмионов является их высокая стабильность и малая восприимчивость к некоторым внешним воздействиям, к примеру, к высокой температуре.

Магнитно-вихревые структуры были впервые обнаружены в 2009 году в ходе экспериментов по рассеиванию нейтронов а поверхности сплава кремния-марганца, которые проводились с помощью источника нейтронов FRM II командами профессоров Кристиана Пфлеидерера и Ачима Роша. С того момента времени эта область исследований привлекла к себе повышенный интерес, благодаря чему учеными из всего мира были сделаны значительные успехи в этом направлении.

"Первые эксперименты по изучению магнитных монополей и завихрений проводились только при чрезвычайно низких температурах. Теперь мы знаем, что существуют материалы, на поверхности которых скирмионы существуют и при комнатной температуре" - рассказывает Кристиан Пфлеидерер, профессор в области магнитных Материалов в Техническом университете Мюнхена, - "Благодаря наличию магнитно-силового микроскопа у нас сейчас имеется возможность наблюдать за скирмионами, изучать их свойства и поведение как по отдельности, так и в составе сложных систем. Это является решающим шагом на пути создания реальных технологий магнитной записи и хранения информации следующего поколения".




Ключевые слова:
Магнит, Поле, Полюс, Заряд, Монополь, Завихрение, Скирмион, Запись, Хранение, Данные

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Скирмионы - новый способ создания спинтронных устройств магнитной записи и ...
  • Ученые получили доказательства существования стабильных магнитных скирмионо ...
  • Физикам впервые удалось создать искусственные магнитные монополи
  • Использование таинственных квазичастиц позволит сократить размеры жестких д ...
  • Разработан новый простой метод записи данных на магнитный носитель.




  • 5 июня 2013 08:21
    #1 Написал: skytear

    Публикаций: 0
    Комментариев: 35
    эти носители "информации следующего поколения" всплывают периодично уже не первый год во множествах вариаций, а массовые технологии все топчутся на месте. никто не хочет вкладывать деньги в новые производства с кучей рисков и сомнительными сроками окупаемости..
        
    5 июня 2013 13:46
    #2 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3861
    Цитата: skytear
    никто не хочет вкладывать деньги в новые производства с кучей рисков и сомнительными сроками окупаемости

    А зачем им это надо, спрашивается. Пока потребности людей удовлетворяются имеющимися технологиями, зачем разрабатывать что-то новое? Вот когда петух начнет клевать, тогда и зашевелятся, кстати, тогда и понадобятся все эти разработки.


    --------------------
        
    8 июня 2013 05:00
    #3 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Компьютерная модель это хорошо, осталось обнаружить эти монополи, а потом еще научится создавать. Насколько мне известно, монополь считается чисто гипотетической частицей, реально зафиксировать которую еще не удавалось.
        
    8 июня 2013 14:17
    #4 Написал: Alex300

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Жесткий диск объемом 1 ПетаБайт?
    Чтоб пользователь мог записать на него свою копию smile
        
    8 июня 2013 15:59
    #5 Написал: Demnus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 270
    Alex300,
    Петабайта не хватит. На хабре кто-то ради прикола рассчитал примерный объем данных который занимает атомарная копия человека.
    При всех упрощениях и допущениях, получилось 4750 иоттабайт. И это для 50кг веса. При условии что 1 атом = 1 байт.
        
    5 мая 2015 20:35
    #6 Написал: dimas

    Публикаций: 0
    Комментариев: 61
    FomaNeverujuwij
    Вот когда петух начнет клевать...


    Как заметил Ходжа Насреддин, пообещавший эмиру научить говорить осла за 10 лет: "10 лет - большой срок, либо осёл умрёт, либо я, либо эмир".
        

    Информация

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