Batman wijst de weg naar supersnelle en precieze dataopslag

De vraag naar steeds snellere en grotere dataopslag heeft geleid tot een zoektocht naar manieren om controle uit te oefenen op het magneetveld van kleine magneten, die bijvoorbeeld ook de informatieverwerking verzorgen op een harde schijf. Zeven jaar geleden ontdekte het team van professor Theo Rasing in Nijmegen dat dit met licht kan.

Met als doel de omschakeling van magneetvelden sneller en preciezer te maken, gebruikten de wetenschappers nu een femtoseconde – een biljardste van een seconde – laserpuls op een magnetische microstructuur. Dit leidde tot een onverwachte ontdekking.

‘Batman’ wijst de weg

Door de magnetische structuur van vijf bij vijf micrometer met de laser te bestralen, poolde verrassend genoeg niet de gehele structuur om maar slechts een deel ervan: in dit geval in de vorm van het ‘batman signaal’. Zelfs op zulke kleine schaal zijn licht-materiaal-interacties dus afhankelijk van de gereflecteerde lichtgolven. Dat laat zien dat het omschakelpatroon van magnetisch materiaal zelfs op de nanoschaal te controleren is door het structuurontwerp. De onderzoekers bevestigden deze hypothese met computerberekeningen.

Snellere dataopslag

Het controleren van het omschakelpatroon biedt nieuwe mogelijkheden voor dataopslag met een zeer hoge dichtheid. Bijvoorbeeld door verschillende stukjes informatie op te slaan in één magnetische structuur.

Professor Theo Rasing legt uit: "Sinds onze groep in 2007 ontdekte dat je met femtoseconde laserpulsen magneetvelden kan omschakelen, zijn we op zoek naar manieren om het geschakelde gebied preciezer te controleren. Dat kan op twee manieren: de structuren verkleinen, of de focus van de laser verkleinen. Door beide technieken toe te passen, lukt het ons nu om dit gecontroleerd te doen. Van cruciaal belang voor dit project was de mogelijkheid om magnetische veranderingen op zeer kleine schaal te detecteren, kleiner dan 100 nanometer. Onze EU-samenwerkingen met de belangrijkste synchrotrons in Europa was dan ook doorslaggevende voor het succes van dit project."

‘Nanoscale sub-100 picosecond all-optical magnetization switching in GdFeCo microstructures’ L. Le Guyader, M. Savoini, S.E. Moussaoui, M. Buzzi, A. Tsukamoto, A. Itoh, A. Kirilyuk, T. Rasing, A.V. Kimel en F. Nolting, Nature Communications, 2014