Лазерный мир

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего продемонстрировали новый способ переключения магнитной информации в материалах с помощью специально сформированного луча света от сверхбыстрого лазера. Об этом сообщает SciTechDaily. Работа показывает, что управлять намагниченностью можно без внешнего магнитного поля.

Любая цифровая информация на жестком диске хранится в виде последовательности единиц и нулей, которые физически представлены крошечными магнитными областями. Обычно для записи таких данных применяют внешнее магнитное поле, переключающее эти области между состояниями. Такой процесс требует значительных затрат энергии и ограничивает скорость записи, пишет https://rusamara.com/99660-inzhenery-nashli-sposob-perekljuchat-magnetizm-lazerom-v-devyati-sloyah/.

Свет способен передавать энергию очень короткими импульсами и концентрировать ее на малой площади, что делает его перспективным инструментом для переключения магнитных состояний. По оценкам исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего, этот процесс, называемый оптическим переключением, может быть более чем в 1000 раз быстрее методов, основанных на внешнем магнитном поле. Однако его реализация была связана с ограничениями самого магнитного материала.

Изменив форму и уменьшив размер луча сверхбыстрого лазера, инженеры добились оптического переключения в структуре из девяти чередующихся слоев платины и кобальта. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications и расширяют методику на более толстую структуру, чем позволяли прежние эксперименты. «Прошлые эксперименты показали, что увеличение толщины материала сверх трех слоев подавляет оптическое переключение, — сказал старший автор работы Абдулай Ндао, профессор департамента электротехники и вычислительной техники инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Это накладывало ограничение на общую толщину магнитного материала и, следовательно, на его способность долговременно сохранять память».

Ранние демонстрации также требовали определенной поляризации света, то есть конкретной ориентации его электрического поля. Новый подход позволил добиться переключения без этого условия, показав, что управление лучом может преодолеть ограничения, связанные как с магнитной структурой, так и со светом, используемым для управления. «Мы оптически спроектировали свет, чтобы изменить физику, происходящую в материале на микро- и наноуровне», — отметил первый автор работы Мухаммад Валид Халид, аспирант по электротехнике и вычислительной технике в исследовательской группе Ндао.

Переключение развивается в течение нескольких лазерных импульсов. Первые импульсы концентрируют достаточно тепла в крошечной области, чтобы обратить ее магнитное состояние. Последующие импульсы постепенно расширяют эту область до стабильного состояния. Контроль над тем, куда попадает энергия, помогает определять, как формируется и растет переключенная зона. По словам исследователей, сформированный луч примерно на десятки порядков меньше лучей, использовавшихся в прежних подходах, а его размер важен для перспективы хранения большего объема информации в том же физическом пространстве. «Чем меньше размер луча, тем меньше и плотнее оптическая память», — сказал Ндао.

Источник: https://rusamara.com/99660-inzhenery-nashli-sposob-perekljuchat-magnetizm-lazerom-v-devyati-sloyah/