Strävan efter att leverera ultrasnabb och energieffektiv magnetisk inspelning kan vara ett steg närmare förverkligande, på grund av banbrytande ny forskning om helt optisk omkoppling av magnetisering.

Eftersom datacenters kapacitet och elförbrukning ökar exponentiellt finns det ett pressande ekonomiskt och samhälleligt behov av att hitta mer energieffektiva metoder för informationslagring.

Denna efterfrågan har stimulerat omfattande forskningsansträngningar om nya fysiska mekanismer för kontroll av magnetisering inom magnetiska tunna filmer, t.ex. helt optisk omkoppling.

Den helt optiska omkopplingen av magnetisering tillåter magnetiska bitar att skrivas rent av optiska laserpulser utan behov av ett externt magnetfält.

Tidigare studier av helt optisk omkoppling av magnetisering har nästan uteslutande fokuserat på sällsynta jordartsmetaller som Gd och Tb, vilket begränsar enhetens avstämbarhet och skalbarhet.

Ett team av forskare, ledda av University of Exeter, har gjort ett avgörande genombrott i den helt optiska omkopplingen av magnetisering, och demonstrerat potentialen att leverera energieffektiva magnetiska lagringsenheter i nanoskala baserade enbart på övergångsmetaller som Fe, Co eller Ni.

Ur tekniska applikationers synvinkel är de sällsynta jordartsmetallfria syntetiska ferrimagneterna som används i detta arbete mycket önskvärda på grund av den låga kostnaden och den relativa mängden av ingående material, och den oöverträffade avstämbarheten.

Resultaten visar att den helt optiska omkopplingen drivs av en spinnpolariserad ström som flyter mellan de två ekvivalenta magnetiska konfigurationerna med antiparallell inriktning av Ni₃ Pt och Co ferromagnetiska skikt. Omkopplingen kan åstadkommas oberoende av ljuspolarisationen och över ett brett temperaturområde.

Forskningen publiceras i Nano Letters.

Maciej Dąbrowski, första författare från University of Exeter säger att deras "resultat visar att nyckelingrediensen för helicitetsoberoende helt optisk omkoppling i sällsynt jordartsmetallfri syntetisk ferrimagnet är att ha två distinkta övergångsmetallskikt."

"Genom att anställa Ni₃ Pt- och Co-lager kunde vi skapa en obalans av spin-polariserad ström under en biljondels sekund (10 ^-12 s) efter laserexciteringen, vilket i slutändan leder till magnetiseringsväxling." + Utforska vidare

Nästa generations fotoniska minnesenheter är "ljusskrivna", ultrasnabba och energieffektiva