Учёные испытали революционный метод магнитной записи

Магнитные зёрна жёсткого диска будущего (колонки на рисунке) обеспечат плотность записи в 10 петабайт на квадратный метр — на порядок выше, чем сейчас. Луч лазера сможет записывать данные на скорости 200 гигабит в секунду и выше. Это в 300 раз быстрее сегодняшних возможностей (иллюстрация Richard Evans, University of York).

По словам авторов разработки, новый способ обращения с магнитным носителем позволит записывать на диск вплоть до терабайтов данных в секунду, что в несколько сотен раз быстрее, чем у современных накопителей. При этом на работу устройства будет тратиться ещё и меньше электричества, а плотность записи возрастёт.

Традиционно считается, что повышение температуры разрушает упорядоченное расположение магнитных доменов, скажем, на жёстком диске, то есть стирает информацию, обращая магнитную картинку в хаос.

Однако в серии опытов группа физиков из Великобритании, Испании, Нидерландов, России, Украины, Швейцарии и Японии установила, что локальный ультрабыстрый нагрев доменных зон способен аккуратно и заранее выбранным образом переключать полярность встроенных в материал «магнитиков». Причём многократно.

Тепло в таком опыте поставлялось к образцу материала при помощи лазерных вспышек длительностью в сотые доли пикосекунды.

Экспериментальная проверка принципа. Два наноразмерных островка в материале намагничены в разном направлении (отражено чёрным и белым цветом). После одного ультракороткого импульса света полярность обоих островков меняется на обратную. После второго – возвращается к исходному рисунку, после третьего – снова переключается, и так далее (иллюстрация Johan Mentink, Alexey Kimel, Radboud University Nijmegen; Richard Evans, University of York).

В разработанном командой методе нули и единицы записываются на ферримагнетик при помощи импульсов света, направленных на нанометровые участки на поверхности диска.

Эти импульсы, как оказалось, не только действуют быстрее, но и требуют меньше энергии, чем обычный способ произвольного перемагничивания доменов – при помощи внешнего магнитного поля.

Пояснение к опыту. В ферримагнетике, состоящем из железа (синий цвет) и гадолиния (красный), магнитные моменты двух типов атомов ориентированы антипараллельно (стрелки под первой картинкой). Величины этих моментов разные, так что их сумма не равна нулю и это позволяет записывать данные.

Сверхбыстрое магнитное переключение, индуцированное теплом, происходит в два этапа. Импульс лазера длиной в 60 фемтосекунд быстро нагревает материал. В этот момент ферримагнетик переходит в промежуточное состояние, идентичное ферромагнетикам. Моменты железа и гадолиния выравниваются в одну сторону (средний рисунок). В последующие мгновения (менее чем за 5 пикосекунд) происходит «релаксация», и материал возвращается к обычной для себя форме. Но при этом уже все полярности атомов оказываются перевёрнутыми по сравнению с исходным вариантом (правый рисунок) (иллюстрация Richard Evans, University of York).

Таким образом, экспериментаторы показали, как можно обойти физический предел скорости перемагничивания, выявленный в ходе экспериментов восемь лет назад.

Приятно отметить представительницу России в столь значимой работе. Это Александра Калашникова из ФТИ им. Иоффе (фото с сайта ru.nl).

Тогда учёные открыли, что при приближении продолжительности импульсов поля к паре пикосекунд материал просто не успевает перемагничиваться, даже при большой силе импульса. А это ставило барьер на пути создания ультрабыстрых накопителей.

Теперь же получается, что от магнитного способа переключения можно полностью отказаться, оснастив будущие жёсткие диски фемтосекундными лазерами для ведения записи. Правда, до построения реального такого прибора новую технологию ещё предстоит отшлифовать.

(Детали эксперимента можно найти в статье в Nature Communications.)



Физики изобрели деликатную сварку нанопроводов светом

8 февраля 2012

Создано устройство для прикосновения к погоде

6 февраля 2012

Японцы разработали универсальные наушники

6 февраля 2012

Наушники названы опасными для здоровья и жизни

3 февраля 2012

Учёные создали электронную память из ДНК лосося

2 февраля 2012
  • Константин Босенко  8 февраля, 20:58
    Про данную технологию уже писали, по моему лет пять назад, в лаборатории IBM в первые это обнаружили, но на тот момент и речи не могло идти об использовании — стоимость такого лазера была за гранью разумного.
    ОтветитьНравится
  • Валера Файрфлаев  10 февраля, 01:32
    да-да только вроде года 3 назад... но там кажется разговор шел о резком нагреве особенных ферромагнетиков из редкоземельных металлов и дюже дорогих...
    хотя нужно подождать, может скоро IBM предложит открывателям посудиться...
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  8 февраля, 21:01
    Оптимистическая новость. Ждём’с новых ёмких и быстрых носителей.
    ОтветитьНравится
  • Иван Касьянов  8 февраля, 21:41
    не не ждем — во первых, а с какой частотой этот лазер может генерировать вспышки(помойму пока только к сотням мегагерц подобрались — а заявленно как минимум 200 гигагерц)? 2 — а можно ли будет сделать чтоб в стандартный корпус привода хотя бы настольного компа помещались(нынешние фемтосекундники и на одном столе не уместишь), 3 — а фокусиоровать на столь малый участок как собираются?(это ведь проблема и для оптических дисков — потому там и плотности записи не такие как на винтах), или в добавок перейдут на сверхкоротковолновые лазеры тобишь EUVL — но стоимость у них такая что проще вагон твердотельных набрать
    ОтветитьНравится
  • Константин Босенко  8 февраля, 22:26
    ну фокусировку к примеру можно сделать чуть менее сложной изменив расстояние от источника до материала. Главная проблема в стоимости устройства и сложности юстировки излучателя. А если учесть еще и то, что данный вид лазеров очень чувствителен к колебаниям...То становится понятным что разработка перспективна как фундаментальное открытие, и ждать нам готовых продуктов на базе данных технологий лет 10.
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  8 февраля, 22:35
    Вы разбили моё сердце. А я то думал, что вот вот выйдёт винты, на которых можно будет записать в реальном времени всю мою постылую жизнь. :)
    ОтветитьНравится
  • Иван Иванов  9 февраля, 12:27
    Когда-то мобилы были большие
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  9 февраля, 23:15
    Но не такие большие как фемтосекундные лазеры сейчас ... Их надо уменьшить раз в тыщу и тогда они будут как мобилы раньше ...
    ОтветитьНравится
  • Денис Мельников  12 февраля, 17:36
    сотни мегагерц? как же тогда 10GB-Ethernet по оптике поднимается по одной паре волокон? 2 — SFP модуль для тех же 10Ж имеет размеры порядка 10*5*45 мм, а он включает в себя ещё и оптический приёмник. поднять частоту модуляции можно с помощью оптического мультиплексора и массива лазеров, сдвинутых по фазе. это дорого, но речь всё-таки о лазерах. 3 — волокно с апп оболочки, близким к единице, тонкой сердцевиной и фокусирующей шлифовкой на выходе.
    вся эта система прямо сейчас в системном блоке конечно не помеслится, но предприятия уже сегодня всё это себе поэволяют.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  8 февраля, 21:13
    -- Очень интересно,похоже на инерционный процес. Домены под действием импульса тепла Т < 10 ^(-14) сек — это же порядок измененения фазы ЭМВ ..(!?) — большинство электронов вышибаются из магнитного домена и выбрасываются в противоположных направлениях,. Вииду того, что воздействующее поле исчезло — электроны просто движутся по инерции переходя в другие устойчивые орбиты .(переключаются.) . но орбиты то устойчивые ?! и домены оказываются переключёнными на противоположные .. кстати укорачивая импульс можно так и обнулить домен..
    ОтветитьНравится
  • Аристарх Маяков  8 февраля, 22:25
    Короче... нифига не понял, но на всякий случай не поверил.
    ОтветитьНравится
  • Александр Назаров  8 февраля, 22:34
    Короче готовь бабки на новый винт многтерабайтный!
    ОтветитьНравится
  • Максим Богатов  8 февраля, 23:13
    Будет винт за секунду забиваться всяким хламом,)))
    ОтветитьНравится
  • Александр Назаров  10 февраля, 12:08
    Нет ну это кому как. Если хлам, то для него и флэшку жалко использовать, а вот если бездонные знания и фильмы и виды космоса, то я бы парочку таких винтов с удовольствием бы приобрел.
    ОтветитьНравится
  • Алексей Худяков  9 февраля, 04:38
    Так, быстро записывать научились, а читать то они чем будут?
    ОтветитьНравится
  • Александр Гэдзь  9 февраля, 16:00
    И у меня возник этот же вопрос.
    ОтветитьНравится
  • Андрей Занкин  9 февраля, 04:41
    В домашнем обиходе мы вряд ли скоро увидим такие прелести. Вспоминаю про скорость передающей SATA шины и начинаю грустить. Даже SATA3 не выдает более 6 ГБит/с. А на создание более мощной уйдут годы.
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  9 февраля, 04:57
    ну пускай не домашний комп, пусть серваки будут с такими винтами, с такими характеристиками то хранить что бы то ни было на домашнем компе вообще смысла не имеет.
    анлимитед выделенка и прощай винт.
    Я вот с не помню когда пользовался внешними читалко-писалками.
    как анлим провел, то нужна пропала собирать свою фонотеку и фильмотеку.
    скачал фильму, посмотрел и удалил.
    музыку прям из сети слушаю, игр на компе нет, в онлайновые гамаю когда есть охота.
    Правда всей этой лафе скоро может прийти конец, www.computerra.ru/vision/655823/ янки уж очень стараются, и им активно подмахивают правительства многих стран. Если у них получится, то инета у нас не будет.
    );
    ОтветитьНравится
  • Аристарх Маяков  9 февраля, 05:32
    нифига... будет кэш Интернета на каждом сервере с этой технологией :-D

    т.е. по сути вернется старый-добрый ФидоНет, тока уже по файфаю.

    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  9 февраля, 06:05
    пробегутся маски шоу по датацентрам, изымут все без суда и следствия и привет.
    а всех юзверей на калыму вот такая вот SOPA
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  9 февраля, 20:38
    Обязательно использовать лазеры? Чем-нибудь другим подогревать не судьба?
    ОтветитьНравится
  • Николай Пряхов  9 февраля, 21:56
    А лазеры таки уже некошерны?
    Чем ещё можно подать фемтосекундный импульс энергии?
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  9 февраля, 22:23
    Подогревать нужно точечно, область в нанометры. И важно — очень и очень быстро, иначе не получится. Предложите иной вариант, нежели лазер.
    ОтветитьНравится
  • Александр Морозов.  9 февраля, 22:31
    >>А лазеры таки уже некошерны?

    Побойтесь аллаха, Николай, кошерность у евреев, а у радикальных исламистов все должно быть халяльным!

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  10 февраля, 12:19
    -- на «Леонид Попов 9 февраля, 22:23
    Подогревать нужно»

    -- сдаётся мне , что подогревание тут ни при чём .. именно ЭМИ и работает.. Исполнение буит совсем другим,ест-но.. это буит квантовая точка , соразмерная домену ..

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  10 февраля, 12:20
     — она буит сама «резвть» фемто импульс..
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  11 февраля, 02:52
    К примеру на резонатор размером в длину волны света, расположенном прямо над/под доменом, если дать ток с конденсатора?
    ОтветитьНравится
  • Генки Умайоши  9 февраля, 21:58
    Лазеры нехаляльны *8))))
    ОтветитьНравится