Usando radiación de sincrotrón en SPring-8, una instalación de radiación de sincrotrón a gran escala, Universidad de Tohoku, Toshiba Corporation, y el Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón (JASRI) obtuvieron con éxito imágenes de la dinámica de magnetización de un cabezal de escritura de una unidad de disco duro (HDD) por primera vez, con una precisión de diez mil millonésimas de segundo. El método hace posible un análisis preciso de las operaciones del cabezal de escritura, acelerando el desarrollo de los cabezales de escritura de próxima generación y aumentando aún más la capacidad del disco duro. Los detalles de la investigación se publicaron en el Revista de física aplicada el 6 de octubre y presentado en la 44a Conferencia Anual de Magnetismo en Japón, el 14 de diciembre.

International Data Corporation predice un aumento de cinco veces en el volumen de datos generados en todo el mundo en los siete años entre 2018 y 2025. Los discos duros continúan sirviendo como los principales dispositivos de almacenamiento de datos en uso, y en 2020 se espera que la capacidad total anual de los discos duros enviados supere un zettabyte (10 ²¹ bytes), con ventas que alcanzan los $ 20 mil millones. Asegurar mayores aumentos en la capacidad del disco duro y mayores tasas de transferencia de datos con diseños de cabezales de escritura lógicos requiere una comprensión exhaustiva y precisa de las operaciones del cabezal de escritura.

Existen, sin embargo, altas barreras para lograr esto:los cabezales de escritura actuales tienen una estructura muy fina, con dimensiones inferiores a 100 nanómetros. La inversión de magnetización ocurre en menos de un nanosegundo, dificultando las observaciones experimentales de la dinámica del cabezal de escritura. En lugar de, el análisis del cabezal de escritura se ha realizado mediante simulaciones de la dinámica de magnetización, o realizado indirectamente evaluando el rendimiento de escritura en el medio de grabación magnético. Ambos enfoques tienen sus inconvenientes, y existe una clara demanda de un nuevo método capaz de capturar la dinámica de un cabezal de escritura con precisión. Universidad de Tohoku, Toshiba, y JASRI utilizaron el microscopio de escaneo de dicroísmo circular magnético de rayos X suave instalado en la línea de luz BL25SU en SPring-8 para desarrollar una nueva tecnología de análisis para cabezales de escritura HDD.

La nueva tecnología realiza mediciones resueltas en el tiempo a través del control de tiempo sincronizado, en el que se hace funcionar un cabezal de escritura a un intervalo de una décima parte del ciclo de los pulsos periódicos de rayos X generados a partir del anillo de almacenamiento SPring-8. Simultaneamente, Los rayos X enfocados escanean la superficie orientada hacia el medio de un cabezal de escritura, y el dicroísmo circular magnético imagina cambios temporales en la magnetización. Esto logra una resolución temporal de 50 picosegundos y una resolución espacial de 100 nanómetros, permitiendo el análisis de las estructuras finas y la operación rápida del cabezal de escritura.

Este método tiene el potencial de lograr resoluciones aún más altas al mejorar la óptica de enfoque de los rayos X. El equipo de desarrollo utilizó la nueva tecnología para obtener la evolución temporal de las imágenes de magnetización durante la inversión del cabezal de escritura. Las imágenes revelaron que la inversión de magnetización del polo principal se completa en un nanosegundo y que los patrones espaciales de magnetización aparecen en el área del escudo en respuesta a la inversión del polo principal. Ninguna investigación previa sobre las operaciones del cabezal de escritura ha logrado resoluciones espaciales y temporales tan altas, y se espera que el uso de este enfoque admita análisis de alta precisión de las operaciones del cabezal de escritura, contribuyendo al desarrollo de cabezales de escritura de próxima generación y las mejoras adicionales en el rendimiento del disco duro.

Toshiba está desarrollando actualmente tecnologías de grabación magnética asistida por energía para HDD de próxima generación y tiene como objetivo aplicar el método de análisis desarrollado y el conocimiento obtenido sobre las operaciones del cabezal de escritura al desarrollo de un cabezal de escritura para la grabación magnética asistida por energía.