Разработка немецких ученых позволяет в 20 раз увеличить емкость жесткого диска. В настоящее время использование новой технологии возможно только в лабораторных условиях. Ученые Гамбургского университета научились создавать и разрушать индивидуальные магнитные завихрения из атомов или так называемые скирмионы. Предполагается, что в будущем это может помочь увеличить плотность хранения данных в магнитных накопителях – жестких дисках, сообщает журнал Nature.
Информация в жестком диске хранится на поверхности вращающейся магнитной пластины. Она записывается путем изменения ориентации магнитного поля отдельных участков материала, известных как домены. Группа доменов с одним направлением магнитного поля формирует один бит информации. Однако при уменьшении размеров доменов, что необходимо для дальнейшего повышения плотности, проявляется феномен суперпарамагнетизма – когда магнитное поле на участках поверхности пластины принимает то же направление, что и на соседних участках.
Скирмионы лишены данного недостатка и сохраняют стабильность вне зависимости от того, какие свойства имеют соседние участки, рассказал Кристен Вон Бергман (Kristen von Bergmann), один из членов ученой группы. При этом диаметр скирмиона составляет 300 атомов, что в теории позволяет в 20 раз увеличить емкость магнитного накопителя по сравнению с современными решениями.
Скирмионы были открыты в 60-х годах британским физиком Тони Скирмом (Tony Skyrme) и названы в его честь. До настоящего времени ученые не могли контролировать время и место формирования скирмионов.
Пленка со скирмионами и создающим их туннельным микроскопом (схематичное изображение)
Эксперимент был проведен на тонкой пленке из палладия, железа и иридия. Управление магнитными завихрениями выполнялось с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Через головку микроскопа пропускался поток электронов с определенной спиновой ориентацией, который создавал или разрушал завихрение на пленке.
Несмотря на прорыв, выпустить новую технологию на рынок в настоящий момент не представляется возможным. Дело в том, что управление скирмионами осуществлялось в лабораторных условиях при температуре 4,2 кельвина, то есть практически при температуре абсолютного нуля (-269 градусов по Цельсию).
Кроме того, ученые смогли формировать или удалять не более четырех скирмионов в один момент времени и лишь в 60% случаях им удавалось это сделать, что неприемлемо для технологии, которую планируется использовать для хранения информации.
В настоящее время производители жестких дисков изучают различные способы дальнейшего повышения емкости накопителей. Так, в марте 2013 г. исследователи из компании Hitachi GST сообщили о том, что им удалось вдвое повысить плотность за счет технологии нанопечати.