Международный коллектив физиков научился менять намагниченность тела при помощи очень короткого и мощного импульса тепловой энергии, что позволит создать очень «быстрые» и емкие жесткие диски с крайне малым потреблением энергии уже в ближайшем будущем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

«Мы отказались от использования магнитного поля для записи информации на магнитный носитель, и укротили более мощную силу – энергию тепла. Этот революционный метод позволит записывать терабайты информацию в секунду – в сотни раз быстрее, чем это делают современные жесткие диски. Так как потребность поддерживать магнитное поле исчезла, энергопотребление также уменьшится», – пояснил руководитель исследовательской группы Томас Остлер (Thomas Ostler) из Йоркского университета (Великобритания).

Остлер и его коллеги, в том числе, и российский физик Александра Калашникова из Физико-технического института РАН имени Иоффе в Санкт-Петербурге, избавились от необходимости использовать магнитное поле для записи новой информации на носитель, изучая последствия резкого нагрева и охлаждения намагниченной поверхности при помощи тонкого и мощного луча лазера.

Это не первая попытка использовать энергию тепла для записи информации на магнитный носитель. Первые разработки в данной области появились на свет в середине 1990 годов, однако во всех таких технологиях тепло играло лишь вспомогательную роль – информация по-прежнему записывалась магнитным полем.

Группа физиков под руководством Остлера предположила, что чрезвычайно мощный и короткий импульс лазера переведет облучаемый фрагмент магнитного носителя в такое состояние, в котором его намагниченностью можно будет легко манипулировать без применения магнитного поля.

Для проверки предположения ученые создали компьютерную модель «жесткого диска» из лазера с длиной импульса в несколько фемтосекунд (1 в минус 15 степени секунды) и магнитного материала из сплава гадолиния и железа.

По расчетам ученых, импульса лазера длиной в 50 фемтосекунд оказалось достаточно для перезаписывания участка пластины «жесткого диска» даже при наличии противодействующего магнитного поля силой в 40 Тесла. Для сравнения, самые мощные магниты на Земле порождают импульсы мощностью 80–100 Тесла.

Убедившись в эффективности новой методики в виртуальной среде, ученые проверили свои выводы на практике. Они подготовили специальный сплав из тех же металлов, добавив туда небольшое количество кобальта, и использовали его для изготовления тонкой пленки. Затем Остлер и его коллеги облучали пленку при помощи лазера с импульсами длиной в 100 фемтосекунд, после чего изучали намагниченность тех участков, которые были обработаны излучателем.

Экспериментальная установка полностью оправдала ожидания авторов статьи – она исправно переключала направление намагниченности в пленке из трех металлов при комнатной температуре.

По словам ученых, такая технология позволит достичь крайне быстрой скорости записи: за доли пикосекунды (1 в минус 12 степени секунды) может быть записан, по меньшей мере, один бит информации. Для сравнения, современные жесткие диски записывают 1 бит данных за 9–12 миллисекунд. Высокая точность лазера обеспечивает возможность записи более терабайта информации на одном квадратном дюйме пластины жесткого диска.