Kredit:CC0 Public Domain
Magnetmönster i atomskala som liknar en igelkotts spikar kan resultera i hårddiskar med enormt större kapacitet än dagens enheter, tyder en ny studie på. Upptäckten kan hjälpa datacenter att hålla jämna steg med den exponentiellt ökande efterfrågan på video- och molndatalagring.
I en studie publicerad idag i tidskriften Science , använde forskare vid Ohio State University ett magnetiskt mikroskop för att visualisera mönstren, bildade i tunna filmer av ett ovanligt magnetiskt material, mangangermanid. Till skillnad från välbekanta magneter som järn, följer magnetismen i detta material spiraler, liknande strukturen hos DNA. Detta leder till en ny djurpark av magnetiska mönster med namn som igelkottar, anti-igelkottar, skyrmioner och meroner som kan vara mycket mindre än dagens magnetiska bitar.
"Dessa nya magnetiska mönster skulle kunna användas för nästa generations datalagring", säger Jay Gupta, senior författare till studien och professor i fysik vid Ohio State. "Tätheten av lagring i hårddiskar närmar sig sina gränser, relaterat till hur små du kan göra de magnetiska bitarna som tillåter den lagringen. Och det har motiverat oss att leta efter nya material, där vi kanske kan göra de magnetiska bitarna mycket mindre."
För att visualisera de magnetiska mönstren använde Gupta och hans team ett scanningstunnelmikroskop i sitt labb, modifierat med speciella spetsar. Detta mikroskop ger bilder av de magnetiska mönstren med atomär upplösning. Deras bilder avslöjade att i vissa delar av provet var magnetismen vid ytan vriden till ett mönster som liknade spikarna på en igelkott. Men i detta fall är igelkottens "kropp" bara 10 nanometer bred, vilket är mycket mindre än dagens magnetiska bitar (cirka 50 nanometer), och nästan omöjligt att visualisera. Som jämförelse är ett enda människohår cirka 80 000 nanometer tjockt.
Forskargruppen fann också att igelkottsmönstren kunde förskjutas på ytan med elektriska strömmar, eller inverteras med magnetfält. Detta förebådar läsning och skrivning av magnetiska data, vilket potentiellt använder mycket mindre energi än vad som är möjligt för närvarande.
"Det finns en enorm potential för dessa magnetiska mönster att tillåta datalagring att bli mer energieffektiv," sa Gupta, även om han varnar för att det finns mer forskning att göra innan materialet kan tas i bruk på en datalagringsplats. "Vi har en enorm mängd grundläggande vetenskap kvar att göra för att förstå dessa magnetiska mönster och förbättra hur vi kontrollerar dem. Men det här är ett mycket spännande steg." + Utforska vidare
