Znajdź zawartość

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie inżynierii pozwoliły na skonstruowanie miniaturowych dysków magnetycznych o ściętych krawędziach, co może być niezwykle ważnym osiągnięciem w dziedzinie przechowywania danych. Stworzyliśmy strukturę, której uzyskanie było niemożliwe w przeszłości - stwierdził Jeffrey McCord z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Autorem minidysków jest doktorant Norbert Martin. Podczas laboratoryjnych eksperymentów na takich dyskach utworzono wiry magnetyczne o średnicy nie przekraczającej 150 nanometrów. Daje to nadzieję na znaczące zwiększenie gęstości zapisu danych oraz stworzenie energooszczędnych urządzeń je przechowujących. W prototypowym urządzeniu wiry obracały się zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub w kierunku przeciwnym. Te dwa różne stany można wykorzystać do przetwarzania danych, gdyż mogą one reprezentować "0" i "1". Kierunek ruchu można przełączyć za pomocą zmiany spinu elektronów, co zapewnia znaczne oszczędności energii w porównaniu z konwencjonalną elektroniką. Wir może być też skierowany w górę i w dół, dzięki czemu może w sumie przybierać cztery wartości na niewielkiej przestrzeni. Problem jednak w tym, że im gęściej upakowujemy dane, tym bardziej zbliżają się do siebie wiry magnetyczne. W pewnym momencie zaczynają na siebie wpływać, co prowadzi do zniszczenia zapisanych danych. Norbert Martin i Jeffrey McCord postanowili zatem stworzyć magnetyczne minidyski ze ściętymi brzegami. To z jednej strony zapewnia prostopadłe ułożenie pól magnetycznych, a z drugiej ułatwia formowania wirów magnetycznych. Naukowcy ścieli brzegi magnesów dzięki wykorzystaniu szklanych kulek o średnicy 300 nanometrów. W odpowiednich warunkach kulki takie samoistnie układają się blisko siebie, tworząc maskę, w której są przerwy. Na taką maskę umieszczoną na magnetycznej powierzchni skierowano jony argonu, które usunęły magnetyczne cząstki spod przerw w masce. Szklane kulki chroniły warstwę magnetyczną, która znajdowała się bezpośrednio pod nimi. W ten sposób powstałyby magnetyczne obszary o średnicy równej średnicom kulek, czyli 300 nanometrom. Jednak jony argonu usuwały też materiał z kulek. Po zakończeniu całego procesu średnica kulek wynosiła 260 nanometrów, zaś znajdujące się pod nimi dyski magnetyczne miały ścięte brzegi, gdyż, dzięki szklanej osłonie, argon krócej działał na część materiału, nie zdążył go zatem "wybrać" w całości.

Naukowcy z Jülich w Niemczech odkryli nową metodę przełączania stanów magnetycznych. Ten najszybszy znany nam sposób przełączania uzyskiwany jest za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego. Może on posłużyć do budowy nowych urządzeń pamięci masowej. W miniaturowych magnesach, wielkości mikrometrów, pole magnetyczne w naturalny sposób tworzy wiry. Taki wir magnetyczny posiada swoje centrum, którego średnica wynosi około 10 nanometrów. Kierunek namagnesowania centrum ustawiony jest pionowo do powierzchni, może więc wskazywać dwie wartości: góra lub dół. Jako że raz nadany kierunek jest bardzo stabilny, właściwość tę można wykorzystać do przechowywania danych binarnych, gdyż za jego pomocą można zapisać wartości 0 i 1. Stabilność kierunku namagnesowania utrzymywana jest dzięki siłom działającym w magnesie. Wpływając na te siły można zmieniać kierunek namagnesowania centrum wiru magnetycznego. Uczeni z Instytutu Badań nad Ciałami Stałymi w Jülich we współpracy z akademikami z Instytutu Maxa Plancka pokazali symulację komputerową, która wyjaśnia, w jaki sposób za pomocą krótkich, słabych impulsów, można przełączać kierunek namagnesowania centrum. Doktor Ricardo Hertel, szef zespołu badawczego, poinformował, że przełączanie pomiędzy kierunkami odbywa się błyskawicznie, trwa około pięciu pikosekund (pikosekunda to 10-12 sekundy, czyli jej bilionowa część). W ciągu pięciu pikosekund impuls zaburza strukturę magnetyczną tak, że obok istniejącego wiru magnetycznego powstaje antywir. Mamy więc parę wir-antywir, która ulega anihilacji. W jej wyniku powstaje nowy wir, którego kierunek namagnesowania jest przeciwny do wiru oryginalnego – mówi Hertel. I dodaje, że przełączanie odbywa się kilkaset razy szybciej, niż pracują tranzystory w najszybszych obecnie procesorach. Oprócz niezwykłej szybkości całego procesu bardzo ważną jego cechą jest odzyskiwanie stabilności przez cały układ. Po impulsie i zmianie kierunku namagnesowania nowy wir jest tak samo stabilny jak oryginalny. Odkrycie niemieckich uczonych daje nadzieję na wyprodukowanie w przyszłości mniejszych i szybszych niż obecnie magnetycznych nośników pamięci masowej.