Тепловая запись данных "ускорит" жесткие диски в сотни раз
7 февраля 2012 года
Международный коллектив физиков научился менять намагниченность тела при помощи очень короткого и мощного импульса тепловой энергии, что позволит создать очень "быстрые" и емкие жесткие диски с крайне малым потреблением энергии уже в ближайшем будущем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Мы отказались от использования магнитного поля для записи информации на магнитный носитель, и укротили более мощную силу - энергию тепла. Этот революционный метод позволит записывать терабайты информацию в секунду - в сотни раз быстрее, чем это делают современные жесткие диски. Так как потребность поддерживать магнитное поле исчезла, энергопотребление также уменьшится", - пояснил руководитель исследовательской группы Томас Остлер (Thomas Ostler) из Йоркского университета (Великобритания).
Остлер и его коллеги, в том числе, и российский физик Александра Калашникова из Физико-технического института РАН имени Иоффе в Санкт-Петербурге, избавились от необходимости использовать магнитное поле для записи новой информации на носитель, изучая последствия резкого нагрева и охлаждения намагниченной поверхности при помощи тонкого и мощного луча лазера.
Это не первая попытка использовать энергию тепла для записи информации на магнитный носитель. Первые разработки в данной области появились на свет в середине 1990 годов, однако во всех таких технологиях тепло играло лишь вспомогательную роль - информация по-прежнему записывалась магнитным полем.
Группа физиков под руководством Остлера предположила, что чрезвычайно мощный и короткий импульс лазера переведет облучаемый фрагмент магнитного носителя в такое состояние, в котором его намагниченностью можно будет легко манипулировать без применения магнитного поля.
Для проверки предположения ученые создали компьютерную модель "жесткого диска" из лазера с длиной импульса в несколько фемтосекунд (1 в минус 15 степени секунды) и магнитного материала из сплава гадолиния и железа. По расчетам ученых, импульса лазера длиной в 50 фемтосекунд оказалось достаточно для перезаписывания участка пластины "жесткого диска" даже при наличии противодействующего магнитного поля силой в 40 Тесла. Для сравнения, самые мощные магниты на Земле порождают импульсы мощностью 80-100 Тесла.
Убедившись в эффективности новой методики в виртуальной среде, ученые проверили свои выводы на практике. Они подготовили специальный сплав из тех же металлов, добавив туда небольшое количество кобальта, и использовали его для изготовления тонкой пленки. Затем Остлер и его коллеги облучали пленку при помощи лазера с импульсами длиной в 100 фемтосекунд, после чего изучали намагниченность тех участков, которые были обработаны излучателем.
Экспериментальная установка полностью оправдала ожидания авторов статьи - она исправно переключала направление намагниченности в пленке из трех металлов при комнатной температуре.
По словам ученых, такая технология позволит достичь крайне быстрой скорости записи: за доли пикосекунды (1 в минус 12 степени секунды) может быть записан, по меньшей мере, один бит информации. Для сравнения, современные жесткие диски записывают 1 бит данных за 9-12 миллисекунд. Высокая точность лазера обеспечивает возможность записи более терабайта информации на одном квадратном дюйме пластины жесткого диска.