Устройства хранения данных – наночастицы и электронная микроскопия

Резкое исследование показало, что наночастицы железа-платины – многообещающий материал для хранения данных следующего поколения – отвечают на лазерные импульсы растяжением и сжатием, согласно новому отчету, опубликованному в журнале Nature Communications .

Магнитные устройства хранения данных популярны для хранения данных практически во всех аспектах нашей цифровой жизни. Хотя они, вероятно, будут оставаться жизненно важными в ближайшем будущем, существующие технологии приближаются к их техническим ограничениям. Например, сегодняшние жесткие диски могут достигать плотности хранения в несколько сотен миллиардов бит на квадратный дюйм, а будущие магнитные устройства, по прогнозам, превысят намного больше, чем триллион бит на квадратный дюйм. Новые достижения необходимы для хранения магнитной информации на следующий уровень. Опираясь на постоянно растущие требования к хранению данных, инженеры-аппаратчики пытаются оптимизировать плотность, с которой эти медиафайлы могут хранить данные.

cybrain / Shutterstock

В новом исследовании исследователи сделали важный шаг в направлении новых магнитных запоминающих устройств, показывая, что лазерные импульсы могут размагничивать наночастицы железа и платины менее чем за триллионную долю секунды, вызывая атомы в материале, чтобы сжать вместе в в одном направлении и раздвигаться в другом направлении.

В результате предлагается первая информация об атомном уровне о механической деформации, называемой магнитострикцией, которая происходит, когда намагниченность изменяется в магнитных материалах. Явление появляется во многих отношениях, включая слышимый шум трансформаторов. До исследования ученые-исследователи считали, что эти структурные сдвиги происходят довольно медленно. Однако новые исследования показывают, что сверхбыстрые процессы могут иметь серьезные практические последствия.

Исследователь-автор Герман Дюрр из Стэнфордского института материалов и энергетических наук (SIMES) сказал, что модели поведения наночастиц железа и платины не предсказали быстрое, фундаментальное движение атомов, наблюдаемое в исследовании

Хотя мы еще не понимаем, насколько полные последствия этих процессов, включая их в наших расчетах, могут открыть новые пути для развития будущих технологий хранения данных.

Германн Дюрр, автор исследования

Соавтор Эрик Фуллертон (Eric Fullerton), директор Центра исследований памяти и записи в Университете Калифорнии, сказал, что одно из перспективных применений нового исследования включает магнитную запись с использованием тепла с жесткими дисками с наноразмерными зернами таких материалов, как железоплатина .

В этом методе информация кодируется с помощью нанофокусного лазера и магнитного поля или, возможно, даже с одним лазером, который переключает намагниченность наночастиц. Эти накопители следующего поколения, которые могут иметь гораздо большую плотность хранения, уже тестируются в отрасли и вскоре могут стать коммерчески доступными.

Эрик Фуллертон, соавтор

. Чтобы прийти к выводу, исследователи направили краткий лазерный импульс на наночастицы, которые измеряли около 50 атомов в диаметре. Используя фемтосекундные рентгеновские вспышки, команда смогла увидеть, как лазер изменил намагниченность материала, от полностью намагниченного до большей степени размагниченного.

Команда повторила эксперимент с помощью прибора ультрабыстрого дифракции электронов (UED), устройства электронной микроскопии, которое использует импульсный пучок высокоэнергетических электронов. С помощью этой методики исследователи по существу создали фильм о прекращении движения, в котором показано, как атомы в наночастицах реагируют на лазерный свет.

«Только комбинация обоих методов позволила нам увидеть полную картину сверхбыстрого атомного отклика на лазерный свет» соавтор Александр Рид, исследователь из SIMES. «Лазерный импульс изменяет намагниченность в материале, что, в свою очередь, приводит к структурным изменениям и вызывает механическое напряжение».

Xijie Wang, руководитель инициативы UED в Национальной лаборатории ускорителей SLAC в Стэнфордском университете, где было проведено исследование, сказал, что исследование также показало силу объединения этих двух аналитических методов.

«Электронный пучок высоких энергий был абсолютно важен для определения трехмерных атомных движений и без рентгеновских лучей, мы бы не смогли связать эти движения с магнитным поведением материала», Ван сказал.

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам, выраженным в их личном качестве, и не обязательно представляют мнение AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого сайта. Это отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.

Source link