Mokslininkai iš Vokietijos sukūrė trimačiam duomenų saugojimui skirtą metamedžiagą

Tyrėjai iš Vokietijos pirmą kartą pademonstravo galimybę duomenis saugoti ne atskirais bitais, o ištisomis bitų sekomis cilindriniuose magnetiniuose domenuose. Šie domenai yra mažos, vos ~100 nm dydžio cilindrinės sritys ploname magnetiniame sluoksnyje. Technologijoje naudojamų daugiasluoksnių, trimačiam duomenų saugojimui skirtų magnetinių nanostruktūrių įrašo duomenų tankis gerokai pranoksta šiuolaikinių standžiųjų diskų tankį. Be naudojimo atminties prietaisuose, naujas kūrinys atveria inovatyvių magnetinių jutiklių ir netgi neuroninių tinklų kūrimo perspektyvas,

Cilindrinis domenas, dar vadinamas „burbuliniu domenu“, — mikroskopinė cilindrinė sritis ploname magnetiniame sluoksnyje. Jo spinai (magnetinį momentą medžiagoje sukuriantis elektronų impulso savitasis momentas) nukreipti tam tikra kryptimi. Taip sukuriamas nuo aplinkos besiskiriantis įmagnetinimas. „Įsivaizduokite nedidelį cilindrinį įmagnetintą burbuliuką, plūduriuojantį priešingo įmagnetinimo jūroje“, — sako prof. Olavas Hellwigas iš Helmolco Dresden-Rossendorf centro (HZDR). Mokslininkai įsitikinę, kad šios magnetinės struktūros gali būti panaudotos spintronikoje.

Domenų sienelės — esminis šio struktūros elementas. Jos formuojasi ant cilindrinių domenų ribų ir būtent čia kinta įmagnetinimo kryptis. Būtent šie kintamo įmagnetėjimo sklypeliai gali būti naudoti informacijos bitams koduoti.

„Dabartiniuose kietuosiuose diskuose, kurių 30 – 40 nanometrų pločio takeliuose su 15 – 20 nanometrų bitų ilgiu, pašto ženklo dydžio plote telpa maždaug vienas terabaitas duomenų. Mes stengiamės šį duomenų tankio apribojimą įveikti, praplėsdami jų saugojimą į trečią matmenį“, — paaiškina Hellwigas.

Šiuolaikinių standžiųjų diskų tankio ribas įveikti ir 3D saugojimo galimybes išplėsti, komanda naudojo daugiasluoksnes magnetines struktūras. Šios struktūros sudarytos iš pakaitomis einančių kobalto ir platinos sluoksnių, atskirtų rutenio sluoksniu. Sluoksniais buvo padengtas silicio padėklas taip sudarant sintetinį antiferomagnetiką su vertikalia įmagnetinimo struktūra. Tokioje struktūroje kaimyniniai sluoksnio blokai turi priešingą įmagnetinimo kryptį, kas neutralizuoja bendrą įmagnetinimą.

Mokslininkai sukūrė naują „bėgimo takelio“ (racetrack) atminties koncepciją. Magnetiniai „burbulai“ išdėstyti išilgai „bėgimo takelio“, panašiai, kaip perlai ant siūlo. Sluoksnių storis reguliuojamas, tad galima valdyti „burbulų“ magnetines savybes. Taip domenai gali saugoti ne šiaip atskirus bitus, o bitų sekas, užkoduotas nuo gilumo priklausančios domenų sienelių įmagnetinimo krypties forma. Šiuos „domenus“ su informacija galima greitai ir efektyviai perkelti specialiais „magnetiniais keliais“. Taip informacija saugoma trimatėse magnetinėse struktūrose, o ne plokščiuose sluoksniuose.

Be duomenų saugojimo, daugiasluoksnių magnetinių nanostruktūrų technologija potencialiai gali būti panaudota magnetoelektronikoje, pavyzdžiui, magnetorezistoriniuose jutikliuose ir spintronikos komponentuose. Be to, iš sudėtingų magnetinių nanoobjektbus galima kurti magnetinius neuroninius tinklus, kurie informaciją apdoroti galėtų efektyviau, panašiai, kaip žmogaus smegenyse.

hightech.plus