Лазерное переключение магнитов

10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется.

В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, такой подход потенциально способен работать более чем в 1000 раз быстрее методов, основанных на внешнем магнитном поле.

Для проведения экспериментов команда использовала ультрабыстрый лазер и специально разработанную оптическую систему, позволяющую сжимать, формировать и фокусировать световой луч до необычно малых размеров. Руководитель исследования профессор Абдулайе Ндао (Abdoulaye Ndao) с факультета электротехники и вычислительной техники UC San Diego отмечает, что уменьшение диаметра луча непосредственно связано с возможностью создания более мелких и плотных ячеек оптической памяти. Чем меньше область воздействия, тем больше информации потенциально можно разместить на той же площади.

Особенно важным результатом стало преодоление ограничений, существовавших в предыдущих экспериментах. Ранее считалось, что оптическое переключение возможно лишь в очень тонких магнитных структурах, содержащих не более трех магнитных слоев, причем для запуска эффекта требовался определенный тип поляризованного света. При увеличении толщины материала более чем до трех слоев эффект, как показывали прежние исследования, подавлялся, что создавало проблемы с надежностью длительного хранения информации.

Команда Ндао обнаружила, что эти ограничения не являются непреодолимыми. Ученые смогли продемонстрировать оптическое переключение в гораздо более толстой структуре, состоящей из девяти чередующихся слоев платины и кобальта. Более того, эксперимент показал, что для изменения магнитного состояния больше не обязательно использовать определенную поляризацию света. Первый автор работы, аспирант Мухаммад Валид Халид (Muhammad Waleed Khalid), описывает этот подход как своеобразное "оптическое инженерирование" лазерного луча, при котором параметры самого света позволяют изменять физические процессы в материале на микро- и наноуровнях.

Механизм эксперимента основан на чрезвычайно точной концентрации энергии. Лазерный импульс фокусируется на очень небольшой области, после чего материал последовательно облучается серией ультрабыстрых импульсов. Первые импульсы нагревают крошечный участок настолько сильно, что в нем формируется зона с противоположной магнитной ориентацией. Затем следующие импульсы постепенно увеличивают эту область, пока новое магнитное состояние не становится стабильным. По словам Халида, специализированный лазер позволил исследователям задавать не только интенсивность, но и форму и размеры светового пучка, благодаря чему удалось наблюдать фундаментальные физические эффекты, недоступные при использовании обычного лазерного излучения.

Необычность полученных результатов стала для исследователей одновременно преимуществом и серьезной проверкой. Наблюдаемый эффект оказался настолько неожиданным, что эксперименты пришлось многократно повторять и тщательно проверять, чтобы исключить случайную аномалию. В работе объединились две научные области, которые обычно не так тесно взаимодействуют: оптика и физика тонких магнитных пленок. Оптическая группа Ндао сотрудничала с Эриком Фуллертоном (Eric Fullerton), специалистом по магнитным тонким пленкам и профессором электротехники, вычислительной техники, химической и наноинженерии в UC San Diego.

При этом инженеры не стали создавать новый материал специально для реализации оптического переключения. Вместо этого они изменили сам подход к использованию света и показали, что целенаправленное изменение параметров лазерного луча способно обеспечить свойства, которые ранее считались недостижимыми. До появления практических устройств, однако, еще далеко: современная экспериментальная установка использует специализированный ультрабыстрый лазер, который пока трудно непосредственно интегрировать в микрочипы. Поэтому следующим этапом специалисты считают поиск магнитных материалов, способных демонстрировать аналогичный эффект при работе с более простыми лазерами, пригодными для встраивания в электронные системы. Одновременно команда стремится уменьшить размер светового луча до нескольких сотен нанометров, исследуя оптические структуры, способные удерживать свет в еще меньшем объеме. Именно такие эксперименты могут показать, насколько далеко можно масштабировать управление магнетизмом с помощью специально сформированного света.

<< Назад: Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

>> Вперед: Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Силиконовый чип для искусственной сетчатки 17.09.2000 Ученые Чикагского медицинского центра Иллинойсского университета сообщили о проведении успешных операций по имплантированию искусственной сетчатки глаза трем пациентам с потерянным зрением. Сетчатка представляет собой силиконовый чип, содержащий около 3,5 тыс. микроскопических элементов, преобразующих падающий сквозь глаз свет в электрические импульсы, причем для работы "устройства" не требуется никаких внешних источников питания. Вживление искусственной сетчатки позволит частично восстанавливать зрение у людей с глазными заболеваниями, которыми в мире страдают около 30 млн. человек.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026