Исследователи из университета Иллинойса обнаружили новые физические механизмы, позволяющие производить манипуляции с информацией, обрабатываемой и хранимой в магнитном виде при помощи потоков тепла, перемещающихся с высокой скоростью в объеме магнитного материала. Использование сверхскоростной теплопередачи вместо внешних магнитных полей обеспечивает новые перспективные методы управления состоянием намагниченности магнитных наноразмерных доменов, которые являются основой современных магнитных носителей информации, к примеру, пластин жестких дисков.
Передача потоков теплаВ своих исследованиях ученые использовали эффект, заключающийся в создании областей с разными направлениями вращения электронов (спинами) при прохождении через этот материал потока тепла. Этот эффект создает вторичный эффект, проявляющийся в виде возникновения магнитных диполей, магнитное поле которых используется для управления ориентацией магнитного поля второго слоя магнитного материала, который, собственно, и является информационным слоем.
Используемая учеными физика родственна физическим процессам, происходящим в термопарах и термоэлектрических генераторах других типов, в которых проходящие потоки тепла вызывают разделение электрических зарядов, что приводит к появлению электрического потенциала. Но использование таких процессов по отношению к магнитным свойствам материалов является малоизученной областью, которая таит в себе огромные перспективы для разных областей науки и техники.
«Мы используем создаваемый скоростной теплопередачей «спин-поток» для того, чтобы передать необходимый спин в заданную область магнитного материала. Этот поток позволяет намагнитить в заданную сторону определенные участки материала-ферромагнетика при помощи направленных потоков тепла, которые в некоторых случаях легче индуцировать, нежели направленные потоки магнитного поля» — Гюнг-Мин Чой (Gyung-Min Choi), — «Более того, в некоторых случаях использование передачи магнитного момента при помощи тепла является более предпочтительным методом, чем его передача при помощи электрического тока».
В своих экспериментах ученые создавали направленные скоростные потоки тепла при помощи импульсов интенсивного импульса лазерного света, длительностью в несколько пикосекунд. Эти потоки тепла имели достаточно большую величину, выражающуюся цифрой в 100 ГВт на квадратный метр, а существовали они в таком виде в течение 50 триллионных долей секунды (50 пикосекунд). Параметры импульса лазерного света, создаваемого им потока тепла, толщина ферромагнитного слоя и толщина теплоотводящего слоя определяют полярность и амплитуду теплового потока и, следовательно, параметры намагничивания определенных участков информационного слоя.
Следует отметить, что работа ученых из Иллинойса пока имеет лишь теоретическое значение. Но, с развитием некоторых областей науки, таких как спинтроника, подобные технологии могут стать основой новых сверхскоростных спинтронных устройств, устройств хранения информации с высокой скоростью доступа и показателем плотности, и многого, многого другого.
