Установлено время обменного взаимодействия атомов в ферромагнитном сплаве
Исследователи из Колорадского университета при помощи фемтосекундных лазеров получили данные, которые могут привести к созданию накопителей информации со значительно большей плотностью записи и быстродействием, чем сегодня.
При помощи лазеров, работающих в крайнем ультрафиолетовом диапазоне, исследователи из и Национального института стандартов и технологий (оба — США) получили данные, которые могут привести к созданию накопителей информации со значительно более высокой плотностью записи и быстродействием.
Используя специализированный (со временем одного импульса не более квадрилионных долей секунды), работающий в крайнем ультрафиолетовом диапазоне и действующий по технологии генерации высоких гармоник, авторы наблюдали магнитные изменения в атомах железа и никеля, которые находятся составе ферромагнитного сплава (в опыте — пермаллоя).
Многие представляют себе винчестеры будущего в виде магнитных накопителей, намагничивание и размагничивание элементов которых происходит под действием лазеров со сверхкоротким импульсом.
Схема проведения опыта; размагничивание атомов никеля и железа показано синим и красным цветом соответственно. (Изображение Stefan Mathias и др.)
Хотя само явление ультрабыстрого размагничивания под воздействием фемтосекундных лазерных импульсов открыто ещё в 1996 году, предполагалось, что в сплавах оно происходит равномерно для всех атомов, из которых состоит вещество. Этот вывод логично вытекает из известных данных по процессам, проходящим с нормальной скоростью: обменное взаимодействие атомов в сплаве в обычных условиях означает, что их электромагнитные параметры меняются с одинаковой скоростью. Но проведённая учёными серия экспериментов показала, что это вовсе не так для процессов, протекающих в фемто- и пикосекундные отрезки времени. Кажется, обменное взаимодействие просто не успевает оказать влияние на атомы никеля в железо-никелевом сплаве, оттого размагничивание атомов железа происходит в несколько раз быстрее, чем никеля.
В конце концов, через несколько квадриллионых секунды атомы железа и никеля в пермаллое синхронизируют свою намагниченность, но сам факт такого разрыва позволяет надеяться на создание винчестеров с многократно более скоростным намагничиванием/размагничиванием, чем это предполагалось.
Фактически скорость операции считывания в значительной степени будет ограничена лишь частотой создания сверхкратких лазерных импульсов; иными словами, она может упасть до 5 фемтосекунд (до 200 трлн раз в секунду) для уже существующих лазерных систем. А разное время размагничивания/намагничивания атомов в пермаллое теоретически может означать возможность записи информации с полнотой до одного бита на атом.
Подготовлено по материалам журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
источник: science.compulenta.ru
