Ученые приблизились к увеличению плотности записи данных в 20 раз

Создание скирмионов при помощи сканирующего туннельного микроскопа
Рисунок: R. Wiesendanger group/Univ. Hamburg

Немецкие физики смогли записать и стереть с поверхности железо-палладиевого сплава отдельные магнитные вихри. Магнитные вихри, они же скирмионы, теоретически позволяют намного более плотную запись информации, чем обычные магнитные домены. Подробности со ссылкой на статью в Science приводит Nature Now.

Исследователи смогли пока что добиться создания и стирания индивидуальных магнитных воронок только при очень низкой температуре в 4,2 кельвина. Экспериментальная установка охлаждалась жидким гелием и вероятность успешной операции по созданию или стиранию скирмиона достигала всего лишь шестидесяти процентов. Для этих операций использовался сканирующий туннельный микроскоп, через иглу которого физики пропускали спин-поляризованный ток. Поток электронов, спины (собственные магнитные моменты) которых были направлены в одну сторону, позволял создавать скирмионы в нужном месте, хотя и не всегда с первого раза.

Все перечисленные детали по словам одного из авторов, Кристены Бергманн, пока что не позволяют говорить о скором переходе к промышленному производству принципиально новых магнитных носителей. Однако эти эксперименты делают ближе принципиально иной способ хранения данных на магнитных носителях: по оценкам Бергманн, плотность записи можно повысить в двадцать раз.

Скирмионы, они же магнитные вихри, представляют собой группу из атомов, магнитные моменты которых формируют фигуру, похожую на вихрь. Название «скирмион» им дано в честь физика Тони Скирма, который еще в 1962 году предложил концепцию таких псевдочастиц. Магнитные вихри с тех пор обнаруживали экспериментально и даже получали большими группами за счет облучения материалов лазером, однако управлять индивидуальными скирмионами у ученых получилось впервые.

Большая плотность хранения данных достигается не только за счет меньших размеров (скирмионы могут быть меньше, чем несколько десятков атомов), но также за счет того, что они отличаются двумя характеристиками вместо одной. Вдобавок к ориентации магнитного момента вихря в целом они характеризуются направлением, в котором закручены магнитные моменты отдельных атомов. За счет этого каждый скирмион мог бы хранить не один бит информации, а два. Кроме того, если отказаться от определения того, куда ориентирован магнитный момент и рассматривать лишь само наличие магнитных вихрей, то можно получить магнитную запись информации, которая не боится сторонних помех. По словам исследователей, скирмионы, в отличие от магнитных доменов, более устойчивы как к нагреву, так и к магнитным полям.