Быстрее, легче, мощнее…

Прошедший 2013  год  был отмечен весьма крупными достижениями в области квантовой электроники. Однако, еще одно событие из серии физических экспериментов получило не столь широкую огласку. Тем не менее, публикуемая сегодня информация, несомненно, заслуживает  внимания, так как отвечает современной тенденции активной разработки, имевших еще недавно чуть ли не единственное узко-специальное теоретическое значение открытий в атомной физике, благодаря уникальным инженерным решениям, используемым в постановке современных экспериментов. В данном случае экспериментальные работы могут служить предпосылкой значительного увеличения плотности записи информации на магнитных накопителях более, чем в 20 раз.

 "Скирмионами называют особые группы атомов, образующие устойчивые магнитные завихрения, то есть, участок намагниченного пространства с отличными от соседних объектов свойствами. Открыл их британский физик Тони Скирм (Tony Skyrme) еще в 60-х гг. прошлого века – в его честь они и названы. До недавнего времени практической пользы от скирмионов не было – ученым никак не удавалось управлять ими. И вот группа немецких физиков под руководством Кристена Вон Бергмана (Kristen von Bergmann) наконец-то совершила прорыв – специалисты научились создавать и разрушать скирмионы. Правда, до серийного внедрения новой технологии еще очень далеко и пока работы проводятся исключительно в рамках лабораторных экспериментов.

Однако, потенциал у открытия весьма большой – это ключ к преодолению проблемы суперпарамагнетизма, камня преткновения в совершенствовании магнитных носителей информации. Каждый записанный на жесткий диск бит данных в физическом представлении является кусочком поверхности магнитной пластины, то есть, крупной группой атомов(5-6 тыс.), с единым направлением магнитного поля. Называется такое образование доменом и от того, сколько их размещается на пластине, зависит плотность записи и граничный объем носителя. Проблема в том, что при искусственном уменьшении размеров домена возникает паразитное явление суперпарамагнетизма – направление магнитного поля перестает быть устойчивым и меняется на тоже, что и на соседних участках.

То есть, теряется возможность использования принципа кодирования информации в двоичном виде – долгие годы обойти данное ограничение было невозможно. Однако, скирмионы обладают и стабильным магнитным полем, и размерами порядка 300 атомов. И если удастся создать носитель, где физическим аналогом единицы информации будет скирмион, его емкость при тех же габаритах окажется в 20 раз больше, чем у представленных в современных магазинах жестких дисков – даешь миллионы терабайт в каждый дом! Правда, это не более чем теория, точнее, всего лишь один из успешных вариантов развития технологии, а вовсе не прогноз.

На данный момент существует слишком много сложностей — например, эксперимент проводился при температуре 4,2 K, что недалеко от абсолютного нуля и это нереально повторить в бытовых условиях. Для формирования скирмионов использовался дорогостоящий туннельный микроскоп, излучающий потоки электронов с заданным спином – по сравнению со считывающей головкой типового жесткого диска это очень сложное и дорогое устройство. Кроме того, одновременно ученым удавалось контролировать максимум 4 скирмиона, да и то вероятность успеха оценивалась как 60%. Есть вопросы и к самому материалу, из которого предполагается делать накопители – палладиево-иридиевые пластины слишком дороги для массового использования."

По материалам: compulenta.ru, physicsworld.com

Комментарий

Возможно, столь суровый прогноз и оправдан для научной аннотации (рецензии) проводимого эксперимента. Однако, не стоит забывать, что  немецкие физики обнаружили экспериментально вихревые структуры, образованные спинами отдельных атомов в тонком слое железа, в 2010 г. (Результаты эксперимента опубликованы в Nature Physics, в 2011 г.) Поэтому, время в 3 года, когда появились первые результаты управления скирмионами,  не кажется таким уж внушительным, кроме того, стоит полагать, что технические головоломки по созданию пригодных для промышленности устройств, современные инженеры вряд ли будут искать в сфере фундаментальной крио-техники: скорее всего, как это уже не раз бывало, на помощь могут прийти современные разработки в области создания современных материалов.  

Иллюстрацией таких разработок может служить, например, появившаяся недавно не совсем “обычная”  флэшка, которая, как знать, может пополнить и ваши цифровые аксессуары уже в ближайшее время.

Фото на заставке: quantum-tech.ru