Um forte, O pulso de luz curto pode registrar dados em uma camada magnética de granada ítrio-ferro dopada com Co-íons. Isso foi descoberto por pesquisadores da Radboud University na Holanda e da Bialystok University na Polônia. O novo mecanismo supera as alternativas existentes, permitindo a gravação magnética de leitura e gravação mais rápida acompanhada por uma carga de calor sem precedentes. A pesquisa foi relatada em Natureza em 18 de janeiro de 2017.

De confiança, o registro de dados barato e rápido será tão crucial para a economia do século 21 quanto o petróleo foi para a do século 20. A gravação magnética tem um desempenho muito bom nesse aspecto, mas os data centers ficam superaquecidos devido ao forte aumento na demanda de armazenamento em nuvem - considere a escala do tráfego do Facebook e do WhatsApp. É necessária muita energia para resfriar os processadores do servidor. gravação magnética assistida por calor, ou HAMR, a mais recente inovação em gravação magnética, não vai resolver este problema. Pelo contrário, ele usa o calor de um pulso de laser para acelerar o processo de gravação. Por esta razão, gravação magnética super-rápida que não produz calor e não precisa de eletroímãs é o Santo Graal da pesquisa aplicada e fundamental atual sobre magnetismo.

Ideia exótica funciona

Pesquisadores da Radboud University têm experimentado maneiras de usar a energia de um pulso de luz para manipular ímãs por mais de uma década. O professor Theo Rasing e seus colegas publicaram seus primeiros resultados em um artigo de 2007 na revista internacional Ciência .

O problema com suas descobertas iniciais era que o mecanismo de gravação dependia de aquecimento induzido por laser que atingia temperaturas próximas à chamada temperatura de Curie, acima do qual a ordem magnética é destruída. O registro por aquecimento e destruição parcial da ordem magnética prejudica seriamente as aplicações potenciais. O aquecimento afeta negativamente a estabilidade térmica de um meio de gravação, limita a frequência de repetição pelo tempo de resfriamento, e limita a densidade de gravação devido à difusão de calor.

Interação spin-órbita

Combater o problema de aquecimento requer um meio com baixa absorção óptica. Para metais com muitos elétrons livres, a absorção da luz - e, portanto, o aquecimento do material - é inevitável. Isso significa que, a fim de reduzir o aquecimento, um material dielétrico é necessário. Para este estudo, os cientistas escolheram a granada ítrio-ferro (YIG) - um dos dielétricos magnéticos modelo em pesquisa fundamental e aplicada. É impossível registrar informações através da luz no YIG normal. Mas para aumentar sua sensibilidade à excitação óptica, os cientistas o doparam com Co-íons. Os co-íons são conhecidos pelo forte acoplamento de momentos magnéticos ao movimento orbital do elétron (a chamada interação spin-órbita). A luz pode efetivamente mudar o movimento orbital dos elétrons nos íons e, assim, afetar o magnetismo. Os experimentos atenderam plenamente às expectativas dos cientistas. Eles descobriram que no filme de granada co-substituída, um único pulso de laser de femtossegundo polarizado linearmente promove a comutação de spins entre diferentes estados.

"Ao alterar a polarização do pulso de laser, orientamos deterministicamente a magnetização da rede na granada - escrevemos 0 e 1 bits magnéticos à vontade, "diz o físico Alexey Kimel da Radboud University." Este mecanismo supera as alternativas existentes, permitindo o evento de gravação de leitura e gravação magnética mais rápido de todos os tempos, inferior a vinte pico-segundos, acompanhado por uma carga de calor sem precedentes. "Kimel teve problemas para obter financiamento para este projeto porque sua ideia foi considerada exótica demais para funcionar. Natureza prova que ele estava certo desde o início.

Aplicável em data centers e supercomputadores

O uso de luz para comutação magnética em filmes granada provavelmente não será aplicado em computadores pessoais. "A lacuna tecnológica entre o armazenamento de metal e cristal granada é muito grande, "Alexey Kimel pensa." Mas poderia ser uma opção interessante para os grandes armazéns de dados do Google e do Facebook e similares. Outro uso possível pode ser o registro de dados em temperaturas muito baixas. A eletrônica supercondutora e os computadores quânticos não possuem um sistema de memória rápido que pode gravar em temperaturas abaixo de 10 Kelvin (-263 graus Celsius). Até agora, este foi um sério obstáculo para a computação supercondutora. "