Современные жёсткие диски в дата-центрах хранят огромные объёмы информации благодаря крошечным магнитным областям, ориентация которых задаёт записанные данные. Учёные ищут способы делать это быстрее, и один из перспективных подходов связан со сверхкороткими лазерными импульсами, способными менять магнитный порядок материала за ничтожные доли секунды.

Команда из Объединённого исследовательского центра 1242 при Университете Дуйсбурга-Эссена вместе с коллегами из Helmholtz-Zentrum Berlin изучила, как толщина железной плёнки влияет на так называемое сверхбыстрое размагничивание. При этом процессе лазерный импульс заставляет материал за очень короткое время частично терять магнитный порядок.

Оказалось, что эффект тем сильнее, чем тоньше слой железа. При толщине всего 2 нанометра (это две миллионные доли миллиметра) размагничивание было примерно на 75% сильнее, чем у слоя толщиной 16 нанометров, хотя интенсивность лазерного воздействия оставалась одинаковой. Результаты опубликованы в журнале Advanced Science.

Причина кроется в электронных спинах - собственных магнитных моментах электронов, коллективная ориентация которых и обеспечивает магнетизм железа. "В особенно тонких железных слоях большая доля этих спинов находится на границах раздела материала. Там у них меньше соседних спинов, с которыми они могут магнитно взаимодействовать, - объясняет доктор Андреа Эшенлор из физического факультета. - Проще говоря, спинам меньше за что держаться. Поэтому лазерному импульсу легче нарушить их магнитный порядок".

Учёные и раньше предполагали, что толщина железного слоя может влиять на размагничивание. Неожиданным оказались величина эффекта и то, что он связан именно с магнитными свойствами материала, а не с различиями в поглощении света или колебаниями атомной решётки.

В долгосрочной перспективе открытие может помочь созданию магнитных носителей, в которых информация записывается сверхкороткими лазерными импульсами. Однако до внедрения технологии предстоит решить несколько задач. Например, подходящие лазерные источники нужно будет интегрировать в электронные устройства, а также научиться точно воздействовать на очень маленькие области, чтобы достичь высокой плотности хранения.

Источник: Phys.org