Esquema de la configuración experimental para PEEM, el portamuestras integrado de óptica láser y la muestra. Crédito:HZB
Esta es una pista importante para nuestra comprensión teórica de los medios de almacenamiento de datos magnéticos controlados ópticamente. Los hallazgos se publican el 25 de agosto en la revista Informes científicos .
Las demandas impuestas a los medios de almacenamiento digital aumentan continuamente. Cantidades de datos en rápido aumento y nuevas aplicaciones tecnológicas exigen memoria que pueda almacenar grandes cantidades de información en muy poco espacio y permitir que esta información se utilice de manera confiable con altas velocidades de acceso.
Los dispositivos de almacenamiento de datos magnéticos reescribibles que utilizan luz láser parecen tener perspectivas especialmente buenas. Los investigadores han estado trabajando en esta nueva tecnología durante varios años. "Sin embargo, aún quedan preguntas sin resolver sobre los mecanismos fundamentales y la forma exacta en que operan los dispositivos de almacenamiento magnético controlados ópticamente ", dice el Dr. Florian Kronast, subdirector del departamento de Materiales para Espintrónica Verde en Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).
Un equipo de investigación dirigido por él ha logrado dar un paso importante hacia una mejor comprensión de esta tecnología de almacenamiento tan prometedora. Los científicos pudieron establecer empíricamente por primera vez que el calentamiento del material de almacenamiento por la energía de la luz láser juega un papel fundamental al alternar las alineaciones de magnetización y que el cambio en el material solo tiene lugar bajo ciertas condiciones.
Trenes de pulso láser por encima del umbral en hélices opuestas que muestran AO-HDS y un esquema que muestra el perfil del láser y AO-HDS. Crédito:HZB
Realización de mediciones precisas en pequeños puntos láser
Los científicos de HZB, junto con los de Freie Universität Berlin y Universität Regensburg, estudiaron los procesos microscópicos a una resolución extremadamente alta mientras irradiaban una fina capa de material magnético utilizando luz láser polarizada circularmente. Para hacer esto, Dirigieron la luz de un láser infrarrojo sobre una capa de aleación de nanómetros de espesor hecha de los metales terbio y hierro (TbFe). Lo especial de la configuración experimental fue que el punto de luz láser estrechamente enfocado tenía un diámetro de solo tres micrones. "Eso es mucho menos de lo que era habitual en experimentos anteriores", dice la científica de HZB Ashima Arora, primer autor del estudio. Y proporcionó a los investigadores una resolución de detalles insuperable para estudiar los fenómenos. Las imágenes de los dominios magnéticos en la aleación que el equipo creó con la ayuda de rayos X de la fuente de radiación de sincrotrón BESSY II revelaron características finas que en sí mismas tenían un tamaño de solo 30 nanómetros.
Lo crucial ocurre en el anillo delimitador.
Los resultados de las mediciones demuestran que se forma una región en forma de anillo alrededor del diminuto punto láser y separa los dos dominios que contrastan magnéticamente entre sí. El patrón de magnetización existente dentro del anillo se borra completamente por la energía térmica de la luz láser. Fuera del ring sin embargo, permanece en su estado original. Dentro de la propia zona límite, surge una distribución de temperatura que facilita un cambio en la magnetización al desplazar los límites del dominio. "Es solo allí donde puede continuar el cambio de propiedades magnéticas, permitir que un dispositivo almacene datos reescribibles ", explica Arora.
Influencia sorprendente del espesor de la capa
"Estos nuevos conocimientos ayudarán en el desarrollo de dispositivos de almacenamiento magnético controlados ópticamente que tengan las mejores propiedades posibles, "en opinión de Kronast. Un efecto adicional contribuye a comprender mejor los procesos físicos que son importantes en este fenómeno, que los investigadores de HZB observaron inesperadamente por primera vez. La forma en que ocurre el cambio de magnetización depende en gran medida del grosor de la capa del material irradiado por el láser. Cambia en un intervalo de 10 a 20 nanómetros de espesor.
"Esta es una clara indicación de que dos mecanismos contrastantes están involucrados y compiten entre sí", Kronast explica. Él y su equipo sospechan que esto tiene dos efectos físicos complejos. Para confirmar sus sospechas, aunque, son necesarios más estudios empíricos y teóricos.
