Sodobno življenje se vrti okoli podatkov, kar pomeni, da potrebujemo nove, hitre in energetsko varčne načine za branje in pisanje podatkov na napravah za shranjevanje. Z razvojem vseo optičnega stikala magnetnega materiala (AOS) tehnologija, optična metoda uporabe laserskih impulzov namesto magnetov za pisanje podatkov je prejela veliko pozornosti v zadnjem desetletju. Čeprav hitro in energetsko učinkovito, AOS tehnologija ima težave z natančnostjo. Raziskovalci na Eindhoven University of Technology na Nizozemskem so izumili novo metodo, ki uporablja feromagnetne materiale kot referenco za natančno pisanje podatkov v kobalt-gadolinij (Co / Gd) plast z laserskimi impulzi. Njihova raziskava je bila objavljena v Nature Communications.
Magnetni materiali na trdih diskih in drugih napravah shranjujejo podatke v obliki računalniških bitij. Tradicionalno se podatki berejo in pišejo na trdi disk s premikanjem majhnega magneta na material. Ker pa se povpraševanje po proizvodnji podatkov, porabi, dostopu in shranjevanju še naprej povečuje, obstaja precejšnje povpraševanje po hitrejših in energetsko učinkovitejših metodah dostopa do podatkov, shranjevanja in beleženja podatkov.
Vseo optično preklapljanje (AOS) magnetnih materialov je obetavna metoda v smislu hitrosti in energetske učinkovitosti. Vseo optično stikalo uporablja femtosekundni laserski impulzi, da spremeni smer magnetnega vrtenja na picosekundni lestvici. Za pisanje podatkov se lahko uporabita dva mehanizma: stikala z več impulzi in eno impulzi. V več impulznem stikalu je končna smer vrtenja deterministična, kar pomeni, da ga je mogoče določiti vnaprej s polarizacijo svetlobe. Vendar pa ta mehanizem običajno zahteva več laserjev, kar zmanjšuje hitrost in učinkovitost pisanja.
Po drugi strani pa bo eno-impulz hitrost pisanja veliko hitreje, vendar raziskave na eno-impulz vse-optično stikalo kaže, da je eno-impulz preklapljanje je drsna proces. To pomeni, da za spremembo stanja določenega magnetnega bita potrebujete predhodno poznavanje bit. Z drugimi besedami, stanje BIT je treba prebrati, preden ga je mogoče prepisati, kar uvaja fazo branja v postopek pisanja, s čimer se omeji hitrost.
Boljša metoda je deterministična eno-impulzna vseo optična metoda preklapljanja, kjer je končna smer bita odvisna le od postopka, ki se uporablja za nastavitev in ponastavitev bita. Trenutno so raziskovalci iz Nanostructure Group oddelka za uporabno fiziko Eindhoven University of Technology razvili novo metodo za doseganje deterministične eno impulzno pisanje v magnetnih materialov za shranjevanje, zaradi česar je postopek pisanja bolj natančen.
Vir slike: Univerza za tehnologijo v Eindhovenu
V svojem poskusu, raziskovalci iz Eindhoven University of Technology zasnovan sistem pisanja, sestavljen iz treh plasti, feromagnetne referenčne plasti iz kobalta in niklja, ki pomaga ali preprečuje prosto plast v prosti plasti. Rotacijsko stikalo, prevodna plast ali plast za distančnik bakra (Cu) in optično preklopna plast brez co/gd. Debelina kompozitne plasti je manjša od 15 nm.
Ko je navdušen nad femtosekundnim laserjem, je referenčna plast demagnetizirana v manj kot 1 pikosekundi. Nekaj izgubljenega kotnega zagona, povezanega z vrtenjem v referenčni plasti, se nato pretvori v spin tok, ki ga nosi elektron. Vrtljaji v toku so v isti smeri kot vrtljaji v referenčni plasti.
Ta spin tok nato premakne iz referenčne plasti skozi plast bakra distančnik (bela puščica na sliki) na prosto plast, kjer lahko pomaga ali prepreči spin preklapljanje v prosti plasti. To je odvisno od relativne smeri vrtenja referenčne plasti in proste plasti.
Sprememba laserske energije bo povzročila dve državi. Prvič, nad pragom je končna smer vrtenja v prosti plasti popolnoma določena z referenčno plastjo; višji prag, je opaziti zamenjavo. Raziskovalci so pokazali, da se ta dva mehanizma lahko uporabita za natančno pisanje spin stanje prostega sloja, ne da bi upoštevali svoje začetno stanje med postopkom pisanja. To odkritje zagotavlja pomemben razvoj za našo prihodnjo širitev naprav za shranjevanje podatkov.