Учёные создали магнитную память в виде спирали с огромной плотностью записи

31.12.2021  Геннадий Детинич

В привычных жёстких дисках магнитные домены на пластинах рассматриваются как двухмерные структуры — островки намагниченности. Международная группа учёных представила работу по изучению магнитных свойств трёхмерных объектов. Переход от условно плоских магнитных полей для записи данных к объёмным полям открывает путь для значительного увеличения плотности записи. Нас может удивить то, что придёт на смену жёстким дискам.

Верхнее изображение — парная спираль в рентгеновских лучах, нижнее — компьютерная модель. Источник изображения: Claire Donnelly

Плотность расположения магнитных доменов на пластинах HDD приближается к своему пределу. Соседние островки намагниченности начинают влиять друг на друга и разрушают намагниченность (читай — записанные данные). Чтобы этому противостоять в ход идут передовые технологии HAMR и MAMR (локальный нагрев и микроволновое воздействие), которые помогают преодолеть коэрцитивную силу и записать данные без потери намагниченности. Но всему есть предел, поэтому параллельно ведутся поиски альтернатив, одна из которых нацелена на разработку так называемой трековой или беговой памяти.

Трековая память представляет собой нанопроволоку, по которой движутся островки намагниченности — магнитные домены. Это как если бы поезд остался стоять, а перрон вдруг поехал, где «поезд» — это магнитная головка, а «перрон» — это данные. Но и это не всё. Данные в трековой памяти кодируются в доменных стенах — пограничных областях между магнитными доменами. Устойчивость магнитных стен гарантирует долговечность и качество записи. Именно на это нацелена новая работа учёных Кембриджского университета и ряда других учебных заведений Европы.

Исследователи предложили вместо одной нанопроволоки спираль из двух нанопроволок — фактически двойника ДНК. Изучение такой скрутки показало, что соседствующие доменные стены связываются друг с другом и такие пары становятся суперстабильными. Более того, в пространстве вокруг намагниченных спиральных нанопроволочек образуются причудливые магнитные поля. Это наблюдалось как на рентгеновских установках в реальном времени, так и в процессе моделирования.

По мнению учёных, спиральные структуры открывают путь к магнитной 3D-записи невероятной плотности. Если научиться управлять этой записью на наноуровне, то можно совершить настоящий переворот в способах хранения данных и не только. Это могут быть и перспективные датчики и даже метаматериалы с необычными свойствами. Исследования в этих направлениях будут продолжены, а учёные ждут удивительных открытий.