Группа учёных из России совместно с зарубежными специалистами добилась выдающегося результата — создан новый оптический носитель данных, превосходящий классические жёсткие диски по скорости, энергоэффективности и перспективности применения. В центре этого научного открытия стоят уникальные свойства редкоземельных материалов, в частности ортоферрита туллия, а также вклад знаменитых российских научных школ МГУ и МФТИ и профессора Анатолия Звездлина.
Технологическая революция в хранении информации
Современные методы хранения информации основаны на изменении магнитных свойств материалов, когда микроскопические участки поверхности жестких дисков под действием мощных магнитных импульсов получают определённую намагниченность. Несмотря на эффективность, такая технология требует крупных затрат энергии и не позволяет работать с областью диска максимально точно, что ограничивает ёмкость устройств.
Обычные магнитные импульсы переключают состояние спинов отдельных доменов, неизбежно тратя значительное количество энергии и времени. При быстром нарастании потребности в ещё более производительных и очищенных от лишних затрат энергоносителях, поиск альтернатив становится как никогда актуальным.
Открытие, изменившее законы магнитных носителей
В результате кропотливых исследований было найдено решение, существенно меняющее подход к записи и хранению информации. Опираясь на давно изученные, но до недавнего времени не востребованные свойства редкоземельных соединений, коллектив МГУ, МФТИ и зарубежных коллег выделил соединение — ортоферрит туллия, обладающее выдающимися потенциалом для использования в новой памяти.
Эксперименты показали: при воздействии на этот материал особыми терагерцовыми импульсами — так называемыми "раздевающими лучами" — можно добиться более чем в 10 раз сильней и быстрей реакции, чем при использовании традиционных магнитных полей. Манипуляция спинов осуществляется на рекордных скоростях, внеся революцию в методы работы с памятью.
Золотые наноантенны и рекордные скорости
Для ещё большего увеличения эффективности терагерцового воздействия была применена инновационная технология — поверхность ортоферрита туллия покрыли мельчайшими наноантеннами из золота. Это позволило снизить потери энергии практически до нуля и достичь фантастического результата: переключение состояния спина теперь занимает всего три пикосекунды, что равняется триллионным долям секунды.
Для реализации перехода из одного состояния памяти в другое теперь требуется лишь один фотон терагерцового излучения. С точки зрения энергозатрат это устройство становится практически идеальным выбором для интеграции в будущую цифровую инфраструктуру.
Наследие МГУ и МФТИ
Высочайшее качество фундаментальных исследований, заложенное десятилетия назад выпускниками МГУ и МФТИ, сегодня становится основой уникальных практических решений на мировом уровне. Как отметил профессор Анатолий Звездин, подобные открытия ярко демонстрируют, каким образом долгий путь научного поиска, несмотря на временные расстояния, становится фундаментом для технологического рывка.
Исследования в области редкоземельных магнетиков и совершенствование методов управления их свойствами позволяют уверенно смотреть в будущее: цифровое хранение данных становится быстрее, надёжнее, дешевле и экологичнее.
Перспективы для цифровой эпохи
С внедрением подобных устройств ожидается заметный прогресс в сфере хранения и обработки информации. Энергосбережение, сверхбыстрая запись и чтение, а также возможность миниатюризации открывают перед цифровой индустрией колоссальные перспективы. Вклад российских учёных, выпускников МГУ и МФТИ, и международных коллег — ещё одно доказательство, что настоящие технологические прорывы рождаются на стыке глубоких фундаментальных знаний и инновационных инженерных подходов.
Изображение: cc0collection/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
