زندگی مدرن حول داده ها می چرخد ، این بدان معناست که ما برای خواندن و نوشتن داده ها در دستگاه های ذخیره سازی به روش های جدید صرفه جویی در مصرف انرژی نیاز داریم. با توسعه فناوری مغناطیسی سوئیچینگ همه نوری (AOS) با استفاده از مواد مغناطیسی ، روش نوری استفاده از پالس های لیزری به جای آهن ربا برای نوشتن داده ها ، در دهه گذشته مورد توجه قابل توجهی قرار گرفته است. اگرچه سریع و با صرفه جویی در مصرف انرژی ، فناوری AOS از نظر دقت دارای مشکلاتی است. محققان دانشگاه صنعتی آیندهوون در هلند روش جدیدی را ابداع کرده اند که از مواد فرومغناطیسی به عنوان مرجع برای نوشتن دقیق داده ها در لایه کبالت گادولینیوم (Co / Gd) با پالس های لیزری استفاده کرده است. تحقیقات آنها در طبیعت ارتباطات منتشر شد.
مواد مغناطیسی در هارد دیسک ها و سایر دستگاه ها داده ها را به صورت بیت های رایانه ای ذخیره می کنند. به طور سنتی ، داده ها با حرکت دادن یک آهنربا کوچک روی مواد ، روی دیسک سخت خوانده و نوشته می شوند. با این حال ، همچنان که تقاضا برای تولید داده ، مصرف ، دسترسی و ذخیره سازی همچنان رو به افزایش است ، تقاضای قابل توجهی برای روشهای سریعتر و کارآمدتر انرژی برای دستیابی ، ذخیره سازی و ضبط داده ها وجود دارد.
سوئیچینگ تمام نوری (AOS) از مواد مغناطیسی یک روش امیدوار کننده از نظر سرعت و راندمان انرژی است. سوئیچ تمام نوری از پالس های لیزر femtosecond برای تغییر جهت چرخش مغناطیسی در مقیاس پیکسوس ثانیه استفاده می کند. برای نوشتن داده ها می توان از دو مکانیسم استفاده کرد: سوئیچ های ضربدر چند پالس و تک پالس. در سوئیچ چند پالس ، جهت نهایی چرخش قطعی است ، بدین معنی که می توان با قطبش نور از قبل تعیین کرد. با این حال ، این مکانیزم معمولاً به لیزرهای متعدد نیاز دارد ، که باعث کاهش سرعت و کارایی نوشتن می شود.
از طرف دیگر ، سرعت نوشتن تک پالس بسیار سریعتر خواهد بود ، اما تحقیقات در مورد سوئیچ تک پالس تک پالس نشان می دهد که سوئیچینگ تک پالس یک فرایند کشویی است. این بدان معنی است که برای تغییر وضعیت بیت مغناطیسی خاص نیاز به دانش قبلی از بیت دارد. به عبارت دیگر ، وضعیت BIT باید قبل از بازنویسی خوانده شود ، که مرحله خواندن را به فرآیند نوشتن معرفی می کند ، در نتیجه سرعت را محدود می کند.
یک روش بهتر ، روش تعویض تمام نوری تک پالس قطعی است ، که در آن جهت نهایی بیت فقط به فرآیند مورد استفاده برای تنظیم و تنظیم مجدد بیت بستگی دارد. در حال حاضر ، محققان در گروه نانوساختار گروه فیزیک کاربردی دانشگاه فناوری آیندهوون روش جدیدی را برای دستیابی به نوشتن تک پالس قطعی در مواد ذخیره سازی مغناطیسی تهیه کرده اند و این روند نوشتن را دقیق تر می کند.
منبع تصویر: دانشگاه صنعتی آیندهوون
در آزمایش خود ، محققان دانشگاه صنعتی آیندهوون یک سیستم نوشتاری متشکل از سه لایه- یک لایه مرجع فرومغناطیسی ساخته شده از کبالت و نیکل طراحی کردند که به لایه آزاد در لایه آزاد کمک یا جلوگیری می کند. سوئیچ روتاری ، یک لایه فضا یا شکاف رسانای مس (مس) و یک لایه آزاد Co / Gd نوری قابل تغییر. ضخامت لایه کامپوزیت کمتر از 15 نانومتر است.
هنگامی که توسط لیزر femtosecond هیجان زده شد ، لایه مرجع در کمتر از 1 پیک ثانیه ثانویه تغییر شکل می یابد. برخی از حرکت زاویه ای گمشده مرتبط با چرخش در لایه مرجع ، سپس به یک جریان چرخش که توسط الکترون حمل می شود ، تبدیل می شوند. چرخش های موجود در جریان در همان جهت هستند که چرخش های موجود در لایه مرجع است.
سپس این جریان چرخش از لایه مرجع از طریق لایه فضا مس (پیکان سفید موجود در شکل) به لایه آزاد منتقل می شود ، جایی که می تواند در لایه آزاد از چرخش چرخش کمک یا جلوگیری کند. این بستگی به جهت چرخش نسبی لایه مرجع و لایه آزاد دارد.
تغییر انرژی لیزر باعث ایجاد دو حالت خواهد شد. ابتدا ، بالاتر از یک آستانه ، جهت چرخش نهایی در لایه آزاد توسط لایه مرجع کاملاً مشخص می شود. دوم ، بالاتر از یک آستانه بالاتر ، سوئیچینگ مشاهده می شود. محققان نشان داده اند كه از این دو سازوكار برای نوشتن دقیق حالت چرخش لایه آزاد بدون در نظر گرفتن وضعیت اولیه آن در طی مراحل نوشتن می توان استفاده كرد. این کشف تحول مهمی را برای گسترش آینده دستگاههای ذخیره داده فراهم می کند.