Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Tohoku, σε συνεργασία με επιστήμονες από τα CROSS, J-PARC, Πανεπιστήμιο Keio και Πανεπιστήμιο Kyoto, πέτυχαν για πρώτη φορά τον ακριβή και πλήρως ελεγχόμενο χειρισμό της μαγνητικής χειρομορφίας σε ένα μεταλλικό ελικομαγνητικό υλικό.
Το επίτευγμα θεωρείται σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη αποθηκευτικών συστημάτων νέας γενιάς, τα οποία θα προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα δεδομένων και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
Το πρόβλημα των σημερινών αποθηκευτικών μέσων
Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι αποθηκεύουν πληροφορίες χρησιμοποιώντας μικροσκοπικούς μαγνήτες που αντιστοιχούν στα δυαδικά ψηφία «0» και «1». Όμως, όσο τα εξαρτήματα μικραίνουν, τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από κάθε στοιχείο αρχίζουν να επηρεάζουν τα γειτονικά τους, προκαλώντας παρεμβολές και περιορίζοντας τη δυνατότητα περαιτέρω αύξησης της χωρητικότητας.
Οι επιστήμονες αναζητούν εναλλακτικές τεχνολογίες που θα ξεπερνούν αυτό το φυσικό όριο.
Η μαγνητική χειρομορφία ως φορέας πληροφορίας
Μία από τις πιο υποσχόμενες λύσεις βασίζεται στους ελικομαγνήτες, υλικά στα οποία οι μαγνητικές ροπές των ατόμων σχηματίζουν μια σπειροειδή διάταξη. Η σπείρα αυτή μπορεί να είναι αριστερόστροφη ή δεξιόστροφη – μια ιδιότητα που ονομάζεται μαγνητική χειρομορφία.
Οι δύο αυτές καταστάσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναπαράσταση των δυαδικών ψηφίων «0» και «1», χωρίς να δημιουργούνται οι ανεπιθύμητες μαγνητικές αλληλεπιδράσεις που εμφανίζονται στις σημερινές τεχνολογίες.
Άμεση επιβεβαίωση της θεωρίας
Μέχρι σήμερα υπήρχαν ενδείξεις ότι η χειρομορφία μπορούσε να ελεγχθεί με ταυτόχρονη εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος και μαγνητικού πεδίου, όμως οι αποδείξεις βασίζονταν σε έμμεσες ηλεκτρικές μετρήσεις.
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ειδική πειραματική διάταξη που επέτρεψε την εφαρμογή ισχυρού ηλεκτρικού ρεύματος και μαγνητικού πεδίου στο υλικό YMn6Sn6, ενώ στη συνέχεια χρησιμοποίησε πολωμένη σκέδαση νετρονίων για να παρατηρήσει άμεσα τη μαγνητική του δομή.
Οι μετρήσεις έδειξαν ότι η διαδικασία ευθυγράμμισε τη χειρομορφία στο 99% του όγκου του δείγματος, προσφέροντας την πρώτη σαφή μικροσκοπική απόδειξη ότι ο έλεγχος της μαγνητικής χειρομορφίας είναι εφικτός.
Προοπτικές για μνήμες νέας γενιάς
Σύμφωνα με τον επικεφαλής της έρευνας, δρα Hidetoshi Masuda, η άμεση αυτή παρατήρηση επιβεβαιώνει χωρίς αμφιβολία ότι η μαγνητική δομή μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια, χωρίς πειραματικά σφάλματα.
Η ανακάλυψη δημιουργεί ισχυρές προοπτικές για την ανάπτυξη τεχνολογιών spintronics, στις οποίες η πληροφορία θα αποθηκεύεται με μεγαλύτερη πυκνότητα, υψηλότερη αξιοπιστία και σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σχέση με τα σημερινά μέσα αποθήκευσης.
