Короткие импульсы света, которые сообщают вращение атомам материала, можно использовать для переключения свойства, называемого ферроаксиальностью. Это открытие может позволить создавать высокостабильные и эффективные запоминающие устройства.
Исследователям удалось взять под контроль ранее неуловимое поведение материала, сходное с магнетизмом. Результаты успешных экспериментов, проведенных в Институте структуры и динамики материи Общества Макса Планка (MPSD), опубликованы в Science. В будущем они лягут в основу энергонезависимой памяти нового поколения, принципиально отличающейся от жестких дисков и флешек.
Если поместить стержневой магнит в магнитное поле, он будет поворачиваться под его воздействием. Однако ферроаксиальный материал остается неподвижным в любом известном физикам поле. Тем не менее физик Цзэн «Пауль» Чжиян и его коллеги нашли способ управлять ферроаксиальностью с помощью лазера.
Обычные магнитные материалы можно представить как состоящие из множества крошечных стержневых магнитиков. Для ферроаксиальных материалов более точной, по мнению Цзэна, будет аналогия со скоплением диполей — двух противоположных электрических зарядов, разделенных небольшим расстоянием, — которые вращаются в крошечных водоворотах. Исследователи поняли, что могут управлять этими водоворотами с помощью импульсов лазерного света, но только если этот свет также обладает некоторой «закрученностью».
Они настроили свои лазеры на генерацию света с круговой поляризацией, который, попадая на ферроаксиальный материал (в данном случае соединение рубидия, железа, молибдена и кислорода), сообщал вращение атомам материала. Это изменяло направление движения диполей.
Ученым давно известно, что свет может быть мощным инструментом для управления материалами — например, превращения проводников в изоляторы и наоборот. Но точная его настройка с этими целями оставалась технически сложной задачей, объясняет старший научный сотрудник MPSD Михаэль Фёрст, соавтор работы.
«Как доказательство концепции это прекрасный результат», — оценил профессор Тео Разинг из Неймегенского университета Радбода.
По его словам, это открытие добавляет материал в растущий арсенал вариантов для создания более эффективных и стабильных запоминающих устройств — жестких дисков, хранящих данные в виде паттернов электромагнитного заряда.
В экспериментах ферроаксиальный молибдат рубидия-железа пришлось охлаждать до −70 °C, а используемый лазер был довольно громоздким — поэтому до практического применения наработок предстоит пройти еще долгий и трудный путь, признал Фёрст.
Ученые открыли новую форму магнетизма — это шаг к сверхбыстрым чипам памяти
Химики нашли способ упаковать терабайты данных в одну молекулу
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram