Un fuerte, El pulso de luz corto puede registrar datos en una capa magnética de granate de hierro ytrio dopado con iones de Co. Esto fue descubierto por investigadores de la Universidad Radboud en los Países Bajos y la Universidad Bialystok en Polonia. El mecanismo novedoso supera a las alternativas existentes, permitiendo la grabación magnética de lectura-escritura más rápida acompañada de una carga de calor sin precedentes. La investigación se informó en Naturaleza el 18 de enero de 2017.

De confianza, El registro de datos rápido y barato será tan crucial para la economía del siglo XXI como lo fue el petróleo para la del siglo XX. La grabación magnética funciona bastante bien en ese sentido, pero los centros de datos se sobrecalientan debido al fuerte aumento de la demanda de almacenamiento en la nube; considere la escala del tráfico de Facebook y WhatsApp. Se necesita mucha energía para enfriar los procesadores del servidor. grabación magnética asistida por calor, o HAMR, la última innovación en grabación magnética, no resolverá este problema. De lo contrario, utiliza el calor de un pulso láser para acelerar el proceso de grabación. Por esta razón, La grabación magnética ultrarrápida que no produce calor y no necesita electroimanes es el santo grial de la investigación actual fundamental y aplicada sobre el magnetismo.

La idea exótica funciona

Investigadores de la Universidad de Radboud han estado experimentando formas de utilizar la energía de un pulso de luz para manipular imanes durante más de una década. El profesor Theo Rasing y sus colegas publicaron sus primeros resultados en un artículo de 2007 en la revista internacional Ciencias .

El problema con sus hallazgos iniciales fue que el mecanismo de la grabación se basaba en un calentamiento inducido por láser que alcanzaba temperaturas cercanas a la llamada temperatura de Curie. por encima del cual se destruye el orden magnético. La grabación a través del calentamiento y la destrucción parcial del orden magnético obstaculizó seriamente las posibles aplicaciones. El calentamiento afecta negativamente a la estabilidad térmica de un medio de grabación, limita la frecuencia de repetición por el tiempo de enfriamiento, y limita la densidad de grabación debido a la difusión de calor.

Interacción giro-órbita

Abordar el problema del calentamiento requiere un medio con baja absorción óptica. Para metales con muchos electrones libres, la absorción de luz, y por tanto el calentamiento del material, es inevitable. Significa que para reducir el calentamiento, Se requiere un material dieléctrico. Para este estudio, Los científicos eligieron el granate de itrio-hierro (YIG), uno de los dieléctricos magnéticos modelo en la investigación fundamental y aplicada. Es imposible registrar información a través de la luz en YIG normal. Pero para aumentar su sensibilidad a la excitación óptica, los científicos lo doparon con Co-iones. Los co-iones son conocidos por el fuerte acoplamiento de momentos magnéticos al movimiento orbital del electrón (la llamada interacción espín-órbita). La luz puede cambiar efectivamente el movimiento orbital de los electrones en los iones y, por lo tanto, afectar el magnetismo. Los experimentos cumplieron plenamente las expectativas de los científicos. Descubrieron que en la película de granate co-sustituida, un solo pulso de láser de femtosegundo polarizado linealmente promueve el cambio de espines entre diferentes estados.

"Al cambiar la polarización del pulso láser, dirigimos de manera determinista la magnetización neta en el granate:escribimos 0 y 1 bits magnéticos a voluntad, ", dice el físico Alexey Kimel de la Universidad de Radboud." Este mecanismo supera a las alternativas existentes, permitiendo el evento de grabación de lectura y escritura magnética más rápido de la historia, menos de veinte pico-segundos, acompañado de una carga de calor sin precedentes ". Kimel tuvo problemas para conseguir financiación para este proyecto porque su idea se consideró demasiado exótica para funcionar. La publicación en Naturaleza demuestra que tenía razón desde el principio.

Aplicable en centros de datos y supercomputadoras.

El uso de luz para encendido magnético en películas de granate probablemente no se aplicará en computadoras personales. "La brecha tecnológica entre el almacenamiento en metal y el cristal granate es demasiado grande, "Alexey Kimel piensa." Pero podría ser una opción interesante para los grandes almacenes de datos de Google y Facebook y similares. Otro posible uso podría ser el registro de datos a temperaturas muy bajas. La electrónica superconductora y las computadoras cuánticas carecen de un sistema de memoria rápido que pueda grabar a temperaturas por debajo de los 10 Kelvin (-263 grados Celsius). Hasta ahora, este fue un serio obstáculo para la computación superconductora ".