Технология магнитного хранения данных нового поколения

• Исследователи разработали магнитные наноструктуры с мантией-невидимкой.
• Высокая скорость крошечных магнитных битовых структур может быть достигнута путем тщательной регулировки силы невидимого плаща.

Для высокопроизводительных твердотельных систем хранения данных и логических приложений исследователи сосредотачиваются на спиновых устройствах. Одним из многообещающих подходов является кодирование битов с помощью небольших скирмионов или доменных стенок, которые могут быть сдвинуты токами в устройствах на базе гоночных треков.

Для физиков магнетизм в первую очередь связан с вращательными движениями электронов в атомах. Электроны вращаются вокруг ядра и вращаются вокруг своей оси. Это движение создает магнитный момент атома.

Магнитное поле рассеяния, соответствующее этому магнитному моменту, используется для извлечения / чтения магнитно-хранимых данных с устройства. В существующих жестких дисках размер одного магнитного бита достигает 15 * 45 нанометров, из которых примерно 1 триллион может быть помещен на штамп.

Чтобы хранить биты магнитным способом в фиксированном месте в микросхеме и извлекать их позже, необходимо передавать магнитные биты назад и вперед в микросхеме с помощью импульсов тока. Проблема заключается в том, что магнитное поле рассеяния не позволяет уменьшить размер битов для более плотной упаковки данных. Кроме того, магнитный момент, связанный с полем рассеяния, должен перемещать конструкции.

Плащ-невидимка Атома

В этом исследовании исследователи успешно поместили «маскировку-невидимку» на магнитные наноструктуры и проанализировали, насколько быстрыми и маленькими могут быть эти биты. Для этого они объединили атомы из разных элементов, электроны которых вращаются в противоположном направлении и, следовательно, имеют противоположный магнитный момент.

Это отменило (или в некоторых случаях уменьшило) магнитное поле рассеяния, однако каждый атом в наноструктуре по-прежнему несет магнитный момент:вместе эти атомы кажутся скрытыми.

Ссылка:Природа Нанотехнологии | doi:10.1038 / s41565-018-0255-3 | Институт Макса Борна

Несмотря на маскировку, исследователи отобразили крошечные структуры с помощью рентгеновской голографии. Выборочно сделав видимыми магнитные моменты только одного вида атомов, они записали изображение структуры, несмотря на плащ-невидимку.

Ферромагнитный (FM) и антиферромагнитный (AFM) порядок между моментами соседних атомов | Предоставлено исследователями

Приложения для хранения данных

Тщательно настроив силу плаща-невидимки, можно достичь двух целей одновременно.

Размер круглых магнитных структур очень мал:наименьший радиус структуры оказался всего 5 нанометров. В будущем, если эти структуры можно будет использовать в устройствах хранения данных, их емкость значительно увеличится.

Дальнейшие исследования показали, что замаскированные биты могут очень быстро перемещаться с помощью коротких импульсов тока - один из важнейших параметров для фактического использования в устройствах памяти. Исследователи отметили, что он достиг скорости более 1 км / с.

Как орбита электрона вокруг ядра, так и вращение электрона вокруг собственной оси по-разному влияют на магнитный момент:влияние собственного спина электрона в два раза больше, чем влияние орбиты электрона.

Можно комбинировать атомы разного типа с разными направлениями вращения электронов, чтобы нейтрализовать общее вращение. Так называемый угловой момент системы будет постоянным, в то время как система все еще сохранит небольшое количество магнитного момента.

Читать:Хранение данных с максимально возможной плотностью наномагнетиков

Поскольку угловой момент замедляет движущиеся магнитные структуры посредством импульсов тока, этот метод можно использовать для достижения высокоскоростных движений. Следовательно, если сила плаща-невидимки настроена правильно, могут быть получены как высокоскоростные, так и крошечные магнитные битовые структуры - интригующий аспект новых концепций магнитного хранения данных.