EO

Ultrasnel data opslaan met laser

11 augustus 2020 om 12:28 uur

Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een nieuwe methode bedacht om met een laserpuls snel en nauwkeurig data te schrijven naar een laag van kobalt-gadolinium (Co/Gd), met een ferromagnetische laag als referentiemateriaal die helpt bij het schrijfproces.


Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.


Magnetische materialen in harde schijven en andere apparaten slaan gegevens op als computerbits in magnetische spins georiënteerd naar boven of naar beneden. Traditioneel worden gegevens gelezen van en geschreven naar een harde schijf door een kleine magneet over het materiaal te bewegen. Omdat de vraag naar de productie, het verbruik, de toegang en de opslag van gegevens voortdurend toeneemt, is er behoefte aan snellere en meer energie-efficiënte methoden om gegevens te lezen openen en op te slaan.


All-optical switching (AOS) van magnetische materialen is een veelbelovende benadering wat betreft snelheid en energie-efficiëntie. AOS gebruikt femtosecondelaserpulsen om de oriëntatie van magnetische spins op de picoseconde-schaal te schakelen. Er kunnen twee mechanismen worden gebruikt om gegevens te schrijven: meerdere pulsen en enkele pulsschakelingen. Bij meervoudige pulsschakelingen is de uiteindelijke oriëntatie van de spins (d.w.z. omhoog of omlaag) deterministisch, wat betekent dat deze vooraf kan worden bepaald door de polarisatie van het licht. Dit mechanisme vereist echter meestal meerdere lasers, wat ongunstig is voor de snelheid en efficiëntie van het schrijven.


Aan de andere kant zou een enkele puls voor het schrijven veel sneller zijn, maar studies naar AOS met een enkele puls laten zien dat dit een wisselproces is. Dit betekent dat om de toestand van een specifiek magnetisch bit te veranderen, voorafgaande kennis van de bit nodig is. Met andere woorden, de toestand van de bit moet eerst worden gelezen voordat het kan worden overschreven, wat een leesfase in het schrijfproces introduceert, en dus de snelheid beperkt.

 

Een betere aanpak zou een deterministische AOS-aanpak met één puls zijn, waarbij de uiteindelijke richting van een bit alleen afhangt van het proces dat wordt gebruikt om het bit in te stellen en te resetten. Nu hebben onderzoekers van de groep Physics of Nanostructures van de Department of Applied Physics een nieuwe aanpak ontwikkeld voor het deterministisch enkelpulsschrijven in magnetische opslagmaterialen, waardoor het schrijfproces veel nauwkeuriger wordt.

 

referentieBelang van de referentie- en afstandslagen

 

Voor hun experimenten ontwierpen de onderzoekers van de TU/e een schrijfsysteem dat bestaat uit drie lagen: een ferromagnetische referentielaag van kobalt en nikkel die helpt of voorkomt dat er in de vrije laag wordt geschakeld, een geleidende koperen (Cu) tussenlaag, en een optisch schakelbare vrije laag van kobalt-gadolinium (Co/Gd). De dikte van de gecombineerde lagen is minder dan 15 nm.

 

Eenmaal aangeslagen door een femtoseconde-laser, demagnetiseert de referentielaag in minder dan een picoseconde. Een deel van het verloren hoekmoment dat geassocieerd wordt met de spins in de referentielaag, wordt dan omgezet in een spinstroom die door elektronen wordt gedragen. De spins in de stroom zijn uitgelijnd met de spinrichting in de referentielaag.

 

Deze spinstroom gaat dan van de referentielaag door de koperen tussenlaag (zie de witte pijlen in de afbeelding) naar de vrije laag, waar het kan helpen of voorkomen dat er in de vrije laag wordt geschakeld. Dit is afhankelijk van de relatieve spinrichting van de referentie- en vrije lagen. Het variëren van de laserenergie leidt tot twee regimes.Ten eerste wordt boven een bepaalde drempelwaarde de uiteindelijke spinrichting in de vrije laag volledig bepaald door de referentielaag, en ten tweede wordt boven een hogere drempelwaarde het bekende wisselproces teruggevonden. De onderzoekers hebben aangetoond dat deze twee regimes samen kunnen worden gebruikt voor het nauwkeurig schrijven van de spintoestanden in de vrije laag zonder rekening te houden met de begintoestand ervan tijdens het schrijfproces. Deze bevinding levert een belangrijke bijdrage aan het verbeteren van onze toekomstige dataopslagapparaten.

 

Gerelateerd nieuws

3D-printen van een miniatuur magnetische pomp

Miniatuur magnetische pomp toont de ware kracht van 3D-printen

Een miniatuurpomp - compact, ventielloos en magnetisch bediend - toont de brede mogelijkheden van apparaten die zijn vervaardigd door middel van 3D-printen.

Batterijloze GameBoy draait onbeperkt op zonne- en drukenergie

Batterijloze GameBoy draait onbeperkt op zonne-energie en druk (video)

Wetenschappers van de TU Delft en de Northwestern University hebben een experimentele GameBoy ontwikkeld die eindeloos draait op zonne-energie en de energie die wordt opgewekt bij het indrukken van de knoppen. Een stap…

Imec en UGent ontwikkelen slimme contactlens met artificiële iris

Weer scherp zien dankzij slimme contactlens met artificiële iris

Onderzoekscentrum imec en Universiteit Gent stellen een prototype voor van een elektronische contactlens die de menselijke iris nabootst. Deze veelbelovende technologie vormt een potentiële oplossing voor mensen met een…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Encoder WDGR - de incrementele redundantie

Het hoeft niet altijd SIL te zijn ... de incrementele redundante encoder WDGR.

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

22 september 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

22, 23, 29, 30 september 202

23 september 2020, online

FHI Online Kennisweken: Predictive Maintenaince

Met praktijk ervaringen van onder andere Tata Steel en ProRail.

24 september 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

24 september en 1 oktober 2020 (avond) 1 dag of 2 avonden 09.00-16.00 uur incl. lunch of 17.00-21.30...

Meer agendapunten »