Banebrydende løsninger til HAMR nanoantenne til næste generation af magnetisk lagring med ultrahøj tæthed

Forskere ved Nano-Meta Technologies Inc. (NMTI) i Purdue Research Park har vist, hvordan man kan overvinde vigtige begrænsninger af et materiale, der kunne gøre det muligt for den magnetiske lagringsindustri at opnå dataoptagelsestætheder langt ud over nutidens computere.

Den nye teknologi kan gøre det muligt at optage data i en hidtil uset lille skala ved hjælp af bittesmå "nanoantenner" og at øge mængden af ​​data, der kan lagres på en standard magnetisk disk med 10 til 100 gange.

Opbevaringsindustriens teknologistrategi, kaldet varmeassisteret magnetisk optagelse (HAMR), hængsler på nanoantennens design, eller nærfeltstransducer (NFT), sagde Urcan Guler, chefforsker hos Nano-Meta Technologies.

HAMR seler "plasmonics, " en teknologi, der bruger skyer af elektroner kaldet overfladeplasmoner til at manipulere og kontrollere lys. nogle af de plasmoniske NFT'er under udvikling er afhængige af brugen af ​​metaller som guld og sølv, som ikke er mekanisk robuste og udgør en udfordring i fremstillingen og langsigtet pålidelighed af HAMR-optagehovedet.

Forskere fra Nano-Meta Technologies og Purdue University arbejder på at erstatte guld med titaniumnitrid. Materialet giver høj styrke og holdbarhed ved høje temperaturer, og dens brug som nanoantenne baner vejen for næste generations optagesystemer, sagde Vladimir M. Shalaev, videnskabelig direktør for nanofotonik ved Purdues Birck Nanotechnology Center og en fremtrædende professor i elektro- og computerteknik.

Forskerne har ændret de fysiske egenskaber af titaniumnitrid, skræddersy den til HAMR.

Et team fra Nano-Meta Technologies og Purdue har skrevet en artikel om behovet for at udvikle nye materialer som alternativer til guld og sølv til forskellige plasmoniske applikationer, ved at bruge HAMR som eksempel. Artiklen blev offentliggjort online i denne måned i tidsskriftet Faraday Discussions.

Teknologien kunne gøre det muligt at omgå grænserne for disklagringskapacitet, der pålægges af konventionelle magnetiske optagematerialer. Normalt, linser kan ikke fokusere lys mindre end bølgelængden af ​​selve lyset, som er hundredvis af nanometer på tværs. Imidlertid, nanoantenner tillader lys at blive fokuseret i pletter, der er langt mindre end lysets bølgelængde, gør det muligt at øge mediets lagerkapacitet.

Industrien har været tilbageholdende med at anvende titaniumnitrid til potentielle nye plasmoniske applikationer, fordi fremstilling af nanoantenner af konventionelt titaniumnitrid fører til overdreven "selvopvarmning" gennem absorption af inputlaserlys, hæmmer præstationen. Almindelig titaniumnitrid gennemgår også oxidationsreaktioner ved høje temperaturer, der forringer dets optiske egenskaber, sagde Ernesto Marinero, en professor ved Purdues School of Materials Engineering, som er ekspert i magnetisk optagelse og kom til universitetet efter en lang karriere i lagerindustrien.

For at løse begge problemer, forskerne har modificeret titaniumnitrid for at reducere dets iboende lysabsorption markant, derved baner vejen for at overvinde den selvopvarmende vejspærring. Desuden, forskerne har også løst oxidationsproblemet ved at beskytte materialet med en ultratynd belægning, der forhindrer oxidation uden at påvirke materialets optiske egenskaber.

Faraday Discussions-artiklen er forfattet af Guler; Alexander Kildishev, en lektor i el- og computerteknik; Alexandra Boltasseva, en lektor i elektro- og computerteknik; og Shalaev.

HAMR bruger en laser til at belyse en nanoantenne, en lille struktur med den ideelle form og størrelse til "optimal lyskobling" for at producere den nødvendige pletstørrelse på optagemediet. Antennen kobler elektromagnetisk energi til en lille plet, skabe varme, der gør det muligt for et magnethoved at skrive de enere og nuller, der kræves til datalagring, på en roterende disk. HAMR tillader brugen af ​​optagematerialer med overlegne magnetiske egenskaber for at garantere stabiliteten af ​​nanoskalaen og nuller af fremtidige computerdrev.

Shalaev og Boltasseva dannede Nano-Meta Technologies Inc. Virksomheden fokuserer i første omgang på tre applikationer:HAMR; termofotovoltaiske solceller, hvor et ultratyndt lag af plasmoniske metamaterialer dramatisk kunne forbedre solcelleeffektiviteten; og en ny klinisk terapeutisk tilgang ved hjælp af nanopartikler til kræftbehandling.

Forskningen er blevet støttet af National Science Foundation gennem en Small Business Innovation Research-pris givet til NMTI for udviklingen af ​​en holdbar HAMR NFT.

"Fase et, som er et feasibility-projekt, giver lovende resultater, og NMTI søger industrielle partnere til produktudvikling, " sagde Guler.