Magnetiske pindsvin kunne lagre store data på et lille rum

Magnetiske mønstre i atomskala, der ligner et pindsvins pigge, kan resultere i harddiske med massivt større kapacitet end nutidens enheder, antyder en ny undersøgelse. Fundet kan hjælpe datacentre med at holde trit med den eksponentielt stigende efterspørgsel efter video- og clouddatalagring.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Science , brugte forskere ved Ohio State University et magnetisk mikroskop til at visualisere mønstrene, dannet i tynde film af et usædvanligt magnetisk materiale, mangangermanid. I modsætning til velkendte magneter som jern, følger magnetismen i dette materiale spiraler, svarende til strukturen af ​​DNA. Dette fører til en ny zoologisk have af magnetiske mønstre med navne som pindsvin, anti-pindsvin, skyrmioner og meroner, der kan være meget mindre end nutidens magnetiske bits.

"Disse nye magnetiske mønstre kan bruges til næste generations datalagring," sagde Jay Gupta, seniorforfatter af undersøgelsen og professor i fysik ved Ohio State. "Tætheden af ​​lagring på harddiske nærmer sig sine grænser, relateret til hvor små man kan lave de magnetiske bits, der giver mulighed for den lagring. Og det har motiveret os til at lede efter nye materialer, hvor vi måske kan lave de magnetiske bits meget mindre."

For at visualisere de magnetiske mønstre brugte Gupta og hans team et scanningstunnelmikroskop i sit laboratorium, modificeret med specielle spidser. Dette mikroskop giver billeder af de magnetiske mønstre med atomopløsning. Deres billeder afslørede, at i visse dele af prøven var magnetismen ved overfladen snoet til et mønster, der ligner piggene på et pindsvin. Men i dette tilfælde er pindsvinets "krop" kun 10 nanometer bred, hvilket er meget mindre end nutidens magnetiske bits (ca. 50 nanometer), og næsten umuligt at visualisere. Til sammenligning er et enkelt menneskehår omkring 80.000 nanometer tykt.

Forskerholdet fandt også ud af, at pindsvinemønstrene kunne forskydes på overfladen med elektriske strømme eller vendes med magnetfelter. Dette varsler læsning og skrivning af magnetiske data, hvilket potentielt bruger meget mindre energi end muligt i øjeblikket.

"Der er et enormt potentiale for disse magnetiske mønstre for at tillade datalagring at være mere energieffektiv," sagde Gupta, selvom han advarer om, at der er mere forskning at gøre, før materialet kan tages i brug på et datalagringssted. "Vi har stadig en enorm mængde grundlæggende videnskab at gøre for at forstå disse magnetiske mønstre og forbedre, hvordan vi kontrollerer dem. Men dette er et meget spændende skridt." + Udforsk yderligere

Scanning tunnelmikroskopi afslører oprindelsen af ​​stabile skyrmion-gitre