Nauji tyrimai padės kurti ypatingai stabilias magnetinių duomenų saugyklas (0)
Magnetinių sūkurių šerdys, kurios gali būti naudojamos kaip ypatingai stabilūs duomenų bitų saugojimo taškai, dabar gali būti perjungiamos žymiai greičiau.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mikroskopinės feromagnetinės plokštelės pasižymi savybe, kuri gali būti ateityje panaudota kuriant ypatingai stabilias magnetinių duomenų saugyklas, taip vadinamas magnetinių sūkurių šerdis. Magnetinį sūkurį sudaro adatos formos magnetinės struktūros, kurių diametras lygus apie dvidešimt nanometrų (milijoninei milimetro daliai).
Prieš penkerius metus Makso Planko instituto (Max Planck Institute), esančio Štutgarte (Stuttgart), Vokietijoje, mokslininkai atrado būdą, kaip apversti magnetinių laukų adatas nepaisant jų stabilumo. Tam jie panaudojo mažą energijos kiekį, ir adatų galai pakeitė savo kryptį į priešingą. Toks perjungimo procesas yra reikalingas tam, kad sūkurių šerdys galėtų būti panaudotos duomenų apdorojimui.
Štutgarto mokslininkai atrado naują būdą, kuris leidžia perjungimo procesą atlikti apie dvidešimt kartų greičiau ir apriboja visą procesą žymiai mažesnėje srityje, nei tai buvo atlikta anksčiau. Magnetinių sūkurių šerdys tokiu būdu gali suteikti duomenų saugojimo galimybę, ir tai būtų žymiai stabilesnis, greitesnis bei daug kompaktiškesnis duomenų saugojimas.
Feromagnetinių plokštelių ilgis sudaro vos tūkstantąją milimetro dalį, o storis yra kelių milijoninių milimetro dalių. Tokius objektus tiria Hermano Stolo (Hermann Stoll) grupė iš Makso Planko instituto. Savo tyrime jie naudoja nikelio ir geležies lydinį, o apibrėžta struktūra užtikrina magnetinės struktūros tvarkingą susiformavimą. Konfigūracija atitinka taikinį – kaip mažyčio kompaso adatėlės, atomų magnetiniai momentai plokštelių plokštumoje sudaro koncentrinius apskritimus, taip vadinamus sūkurius.
Ši apskritiminė konfigūracija pasikeičia plokštelės centre. „Įsivaizduokite, kad jūs sudarote koncentrinius apskritimus naudodami degtukus, – paaiškino savo darbą Stolas. – Tačiau taip jūs negalėsite padaryti apskritimo centre, kadangi degtukų pagaliukai yra per daug ilgi. Tada reikia degtukus išimti iš plokštumos taip, kad jie sudarytų adatas, kurios yra nukreiptos statmenai plokštumai“.
Kažkas panašaus vyksta ir sūkurių plokštelėse. Susiformuoja magnetinio lauko adatos rūšis, kuri nebėra plokštumoje. Tai vadinama sūkurio šerdimi, kurios diametras yra apie dvidešimt nanometrų. Kadangi tokia adata gali būti nukreipta į viršų arba į apačią, tai ji gali būti panaudota saugojant informacijos bitus.
Sūkurio šerdies poliškumas gali būti pakeistas naudojant išorinį magnetinį lauką. Problema yra ta, kad šis laukas turi būti labai stiprus – apie pusę Teslos. Tai atitinka maždaug vieną trečdalį magnetinio lauko stiprumo, kurį gali suteikti stipriausias pastovus magnetas. Iš kitos pusės tai yra gerai, nes tokia magnetinių duomenų saugojimo rūšis yra saugi nuo kitų pašalinių magnetinių laukų. Bet toks stabilumas turi ir trūkumų, nes labai sunku apversti sūkurio šerdį – dirbti su užrašyta informacija.
Tačiau egzistuoja ir originalus būdas, kuris leidžia pakeisti sūkurio kryptį naudojant silpnesnį magnetinį lauką ir neprarandant duomenų saugojimo stabilumo. Prieš penkis metus Štutgarto mokslininkai dirbdami kartu su kolegomis iš Gento universiteto (University of Gent), esančio Berklyje, Kalifonijoje, bei Juliho tyrimų centro (Jülich Research Center) ir Regensburgo (Regensburg) bei Bilefildo (Bielefeld) universitetų, atrado būdą, kaip dinamiškai pakeisti sūkurio šerdies kryptį naudojant magnetinio lauko impulsus, kurie yra apie tris šimtus kartų silpnesni.
Mokslininkai stebėjo šį anksčiau nežinomą mechanizmą panaudodami, taip vadinamą, magnetinio skenavimo rentgeno mikroskopą. Šiuo metu mokslininkai atrado kitą būdą, kuris leidžia perjungti magnetinio sūkurio šerdį apie dvidešimt kartų greičiau nei tai buvo gauta ankstesniais tyrimais. Perjungimo laikas yra apie du šimtai pikosekundžių, o tai atitinka gigahercų eilės magnetinio lauko impulsų dažnį. Prieš penkerius metus, naudojant megahercų eilės impulso dažnį, perjungimo laikas sudarė keturias nanosekundes.
Naujasis perjungimo būdas sukuria, taip vadinamas, sukinines bangas, tai yra medžiagos įmagnetinimo fluktuacijas, kurios sklinda kaip bangos. Mokslininkai nustatė, kad šie sužadinimai gali pakeisti sūkurio šerdies kryptį. Šiam reiškiniui paaiškinti tyrėjų grupė taip pat sukūrė teoriją. „Mes dabar galime tikėtis, kad yra galimybė sumažinti perjungimo laiką dar daugiau – iki dešimties kartų“, – pasakė Stolas.
Stebėtas efektas turi ir kitą pranašumą lyginant su tuo, kad galima greičiau perjungti sūkurio šerdį. Sūkurio šerdis išlieka beveik stabili erdvėje, kai perjungimas yra atliekamas naudojant sukinines bangas. Kai perjungimas vyksta megahercų eilės dažniu, kuris buvo naudojamas prieš penkis metus, sūkurys buvo pastumiamas toli nuo pusiausvyros padėties. Tai reiškia, kad duomenų saugojimui reikėjo daug daugiau vietos. Naujasis būdas reiškia, kad, jei jis būtų ateityje pritaikytas duomenų saugojimui, duomenys užimtų žymiai mažiau vietos.
