Российские и европейские физики создали оптический аналог жесткого диска, работающий с рекордно высокой скоростью и почти не тратящий энергии на чтение и запись данных. Первые итоги опытов с прототипом этого устройства были опубликованы в журнале Nature.
"Редкоземельные материалы, на которых было сделано это открытие, переживают сейчас второе рождение. Их базисные свойства подробно изучались полвека назад. Много сделали в этом отношении российские физики — выпускники МГУ и МФТИ. Это очень хороший пример того, как фундаментальные исследования через десятилетия находят свой путь в практику", — отметил Анатолий Звездин, профессор МФТИ.
Современные жесткие диски и другие магнитные носители информации хранят данные, особым образом меняя намагниченность отдельных областей на поверхности дисков, покрытых микроскопическими частицами магнитных материалов.
Традиционно, эта процедура осуществляется при помощи коротких, но при этом достаточно мощных магнитных импульсов, заставляющих ту или другую часть диска поменять свой спин, не меняя при этом состояние соседних доменов.
Этот подход работает очень эффективно, но у него есть два больших недостатка — подобное "перемагничивание" требует очень больших затрат энергии и достаточно много времени. Вдобавок, он сам по себе не позволяет очень точечно менять намагниченность материала, что серьёзно ограничивает ёмкость жестких дисков.
Два года назад Звездин и его коллеги из Германии открыли необычный эффект, который позволит ускорить жесткие диски и создать сверхбыструю память, почти не потребляющую энергию, экспериментируя с так называемыми "раздевающими лучами", терагерцовым излучением.
Они обнаружили, что некоторые соединения редкоземельных металлов, к примеру, ортоферрит туллия, могут менять свою намагниченность, если обстреливать их особыми пучками этих волн. Оказалось, что Т-лучи, как их называют ученые, воздействуют на состояние спинов гораздо быстрее, чем это делают магнитные поля, и действуют на них примерно в десять раз сильнее.
Обнаружив этот эффект, российские и европейские физики решили выяснить, до каких пределов можно "разогнать" память или диски, основанные на его базе, и подобрать оптимальный материал для их создания и методику подготовки импульсов терагерцового излучения.
Как обнаружили ученые, силу действия Т-лучей можно заметно повысить, если покрыть поверхность ортоферрита туллия при помощи особых наноантенн из золота. Они снизили потери энергии до минимально возможных и помогли Звездину и его коллегам установить новый рекорд по скорости переключения спинам — три пикосекунды, триллионных долей секунды.
Для этого, как показали эксперименты ученых с реальным прототипом подобной оптическо-магнитной памяти, необходим всего один фотон терагерцового излучения, что делает подобную память почти бесплатной с точки зрения энергозатрат. Как надеются исследователи, их детище найдет свое место в цифровой индустрии в самое ближайшее время.
Источник: РИА Новости
