Usando radiação síncrotron em SPring-8 - uma instalação de radiação síncrotron em grande escala - Universidade de Tohoku, Toshiba Corporation, e o Instituto de Pesquisa de Radiação Síncrotron do Japão (JASRI) conseguiram imagens da dinâmica de magnetização de uma cabeça de gravação de unidade de disco rígido (HDD) pela primeira vez, com uma precisão de um décimo bilionésimo de segundo. O método possibilita uma análise precisa das operações do cabeçote de gravação, acelerando o desenvolvimento das cabeças de gravação de próxima geração e aumentando ainda mais a capacidade de HDD. Detalhes da pesquisa foram publicados no Journal of Applied Physics em 6 de outubro e apresentado na 44ª Conferência Anual sobre Magnetismo no Japão, em 14 de dezembro.

A International Data Corporation prevê um aumento de cinco vezes no volume de dados gerados em todo o mundo nos sete anos entre 2018 e 2025. Os HDDs continuam a servir como os principais dispositivos de armazenamento de dados em uso, e em 2020, espera-se que a capacidade total anual de HDDs enviados exceda um zetabyte (10 ²¹ bytes), com vendas atingindo US $ 20 bilhões. Garantir aumentos adicionais na capacidade do HDD e taxas de transferência de dados mais altas com designs lógicos de cabeçote de gravação requer um entendimento exaustivo e preciso das operações do cabeçote de gravação.

Existem, Contudo, grandes barreiras para conseguir isso:os cabeçotes de gravação atuais têm uma estrutura muito fina, com dimensões inferiores a 100 nanômetros. A reversão da magnetização ocorre em menos de um nanossegundo, tornando as observações experimentais da dinâmica da cabeça de gravação difíceis. Em vez de, a análise da cabeça de gravação foi conduzida por simulações de dinâmica de magnetização, ou feito indiretamente, avaliando o desempenho de gravação na mídia de gravação magnética. Ambas as abordagens têm suas desvantagens, e há uma demanda clara por um novo método capaz de capturar a dinâmica de uma cabeça de gravação com precisão. Tohoku University, Toshiba, e a JASRI usou o microscópio de dicroísmo circular magnético de raio-X suave instalado na linha de luz BL25SU em SPring-8 para desenvolver uma nova tecnologia de análise para cabeças de gravação de HDD.

A nova tecnologia realiza medições resolvidas com tempo por meio de controle de tempo sincronizado, em que uma cabeça de gravação é operada em um intervalo de um décimo do ciclo dos pulsos de raios-X periódicos gerados a partir do anel de armazenamento SPring-8. Simultaneamente, raios X focalizados varrem a superfície voltada para o meio de uma cabeça de gravação, e imagens de dicroísmo circular magnético - mudanças temporais na magnetização. Isso atinge resolução temporal de 50 picossegundos e resolução espacial de 100 nanômetros, permitindo análises das estruturas finas e operação rápida da cabeça de gravação.

Este método tem o potencial de atingir resoluções ainda mais altas, melhorando a ótica de foco para os raios-X. A equipe de desenvolvimento usou a nova tecnologia para obter a evolução temporal das imagens de magnetização durante a reversão da cabeça de gravação. A imagem revelou que a reversão da magnetização do pólo principal é concluída em um nanossegundo e que os padrões espaciais da magnetização aparecem na área de escudo em resposta à reversão do pólo principal. Nenhuma pesquisa anterior em operações de cabeçote de gravação alcançou resoluções espaciais e temporais tão altas, e o uso desta abordagem deve oferecer suporte a análises de alta precisão das operações do cabeçote de gravação, contribuindo para o desenvolvimento das cabeças de gravação de próxima geração e as melhorias adicionais no desempenho do HDD.

A Toshiba está atualmente desenvolvendo tecnologias de gravação magnética assistida por energia para HDD de próxima geração e visa aplicar o método de análise desenvolvido e o conhecimento obtido sobre as operações da cabeça de gravação ao desenvolvimento de uma cabeça de gravação para gravação magnética assistida por energia.