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    Controle óptico da memória magnética - novos insights sobre os mecanismos fundamentais

    Esquema da configuração experimental para PEEM, o suporte de amostra integrado de óptica de laser e a amostra. Crédito:HZB

    Esta é uma pista importante para a nossa compreensão teórica dos meios de armazenamento de dados magnéticos opticamente controlados. Os resultados são publicados em 25 de agosto na revista. Relatórios Científicos .

    As demandas colocadas em mídia de armazenamento digital estão aumentando continuamente. Quantidades de dados em rápido crescimento e novas aplicações tecnológicas exigem memória que pode armazenar grandes quantidades de informações em muito pouco espaço e permitir que essas informações sejam utilizadas de forma confiável com altas velocidades de acesso.

    Dispositivos de armazenamento de dados magnéticos regraváveis ​​usando luz laser parecem ter perspectivas especialmente boas. Os pesquisadores vêm trabalhando nesta nova tecnologia há vários anos. "Contudo, ainda existem questões não resolvidas sobre os mecanismos fundamentais e a maneira exata em que os dispositivos de armazenamento magnético opticamente controlados operam ", diz o Dr. Florian Kronast, chefe assistente do departamento de Materiais para Spintrônica Verde no Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).

    Uma equipe de pesquisa liderada por ele agora deu um passo importante para uma melhor compreensão dessa tecnologia de armazenamento muito promissora. Os cientistas conseguiram estabelecer empiricamente pela primeira vez que o aquecimento do material de armazenamento pela energia da luz laser desempenha um papel instrumental ao alternar os alinhamentos de magnetização e que a mudança no material só ocorre sob certas condições.

    Trem de pulso de laser acima do limite em helicópteros opostos mostrando AO-HDS e esquemático mostrando o perfil do laser e AO-HDS. Crédito:HZB

    Fazendo medições precisas em pequenos pontos de laser

    Os cientistas do HZB, juntamente com os da Freie Universität Berlin e Universität Regensburg, estudaram os processos microscópicos em resolução extremamente alta enquanto irradiavam uma fina camada de material magnético usando luz laser polarizada circularmente. Para fazer isso, eles direcionaram a luz de um laser infravermelho para uma camada de liga de nanômetro de espessura feita a partir dos metais térbio e ferro (TbFe). O que havia de especial na configuração experimental era que o ponto estreitamente focalizado de luz laser tinha um diâmetro de apenas três mícrons. "Isso é muito menos do que o normal em experimentos anteriores", diz a cientista do HZB Ashima Arora, primeiro autor do estudo. E forneceu aos pesquisadores resolução de detalhes insuperável para estudar os fenômenos. As imagens dos domínios magnéticos na liga que a equipe criou com a ajuda de raios-X da fonte de radiação síncrotron BESSY II revelaram características finas que tinham apenas 30 nanômetros de tamanho.

    O mais importante ocorre no anel de fronteira

    Os resultados das medições provam que uma região em forma de anel se forma em torno do minúsculo ponto de laser e separa os dois domínios magneticamente contrastantes um do outro. O padrão de magnetização existente dentro do anel é completamente apagado pela energia térmica da luz laser. Fora do ringue, Contudo, ele permanece em seu estado original. Dentro da própria zona limite, surge uma distribuição de temperatura que facilita uma mudança na magnetização, deslocando os limites do domínio. "É apenas lá que a alternância das propriedades magnéticas pode ocorrer, permitindo que um dispositivo armazene dados regraváveis ​​", explica Arora.

    Influência surpreendente da espessura da camada

    "Esses novos insights ajudarão no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento magnético opticamente controlados com as melhores propriedades possíveis, "na visão de Kronast. Um efeito adicional contribui para uma melhor compreensão dos processos físicos que são importantes neste fenômeno, que pesquisadores do HZB observaram inesperadamente pela primeira vez. A forma como ocorre a alternância das magnetizações é altamente dependente da espessura da camada do material irradiado pelo laser. Ele muda em um intervalo de 10 a 20 nanômetros de espessura.

    “Esta é uma indicação clara de que dois mecanismos contrastantes estão envolvidos e competem entre si”, Kronast explica. Ele e sua equipe suspeitam de dois efeitos físicos complexos para isso. Para confirmar suas suspeitas, no entanto, mais estudos empíricos e teóricos são necessários.

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