Dit is een belangrijke aanwijzing voor ons theoretisch begrip van optisch gestuurde magnetische gegevensopslagmedia. De bevindingen worden op 25 augustus gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

De eisen die aan digitale opslagmedia worden gesteld, worden steeds hoger. Snel toenemende hoeveelheden gegevens en nieuwe technologische toepassingen vragen om geheugen dat grote hoeveelheden informatie in zeer weinig ruimte kan opslaan en waarmee deze informatie betrouwbaar kan worden gebruikt met hoge toegangssnelheden.

Vooral herschrijfbare magnetische gegevensopslagapparaten met laserlicht lijken goede vooruitzichten te hebben. Onderzoekers werken al enkele jaren aan deze nieuwe technologie. "Echter, er zijn nog steeds onopgeloste vragen over de fundamentele mechanismen en de exacte manier waarop optisch gestuurde magnetische opslagapparaten werken", zegt dr. Florian Kronast, assistent hoofd van de afdeling Materials for Green Spintronics van het Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).

Een onderzoeksteam onder leiding van hem is er nu in geslaagd een belangrijke stap te zetten naar een beter begrip van deze veelbelovende opslagtechnologie. De wetenschappers konden voor het eerst empirisch vaststellen dat de opwarming van het opslagmateriaal door de energie van het laserlicht een belangrijke rol speelt bij het omschakelen van de magnetisatie-uitlijningen en dat de verandering in het materiaal alleen onder bepaalde omstandigheden plaatsvindt.

Nauwkeurige metingen uitvoeren in kleine laserspots

De HZB-wetenschappers bestudeerden samen met die van de Freie Universität Berlin en Universität Regensburg de microscopische processen met extreem hoge resolutie terwijl ze een dunne laag magnetisch materiaal bestraalden met circulair gepolariseerd laserlicht. Om dit te doen, ze richtten het licht van een infraroodlaser op een nanometer dikke laag legering gemaakt van de metalen terbium en ijzer (TbFe). Bijzonder aan de experimentele opstelling was dat de eng gefocuste vlek van laserlicht een diameter had van slechts drie micron. "Dat is veel minder dan bij eerdere experimenten gebruikelijk was", zegt HZB-wetenschapper Ashima Arora, eerste auteur van de studie. En het bood de onderzoekers een onovertroffen detailresolutie voor het bestuderen van de verschijnselen. De afbeeldingen van de magnetische domeinen in de legering die het team maakte met behulp van röntgenstralen van de BESSY II-synchrotronstralingsbron onthulden fijne kenmerken die zelf slechts 30 nanometer groot waren.

Het cruciale gebeurt in de grensring

De resultaten van de metingen bewijzen dat zich een ringvormig gebied vormt rond de kleine laservlek en de twee magnetisch contrasterende domeinen van elkaar scheidt. Het bestaande magnetisatiepatroon in de ring wordt volledig gewist door de thermische energie van het laserlicht. Buiten de ring, echter, het blijft in zijn oorspronkelijke staat. Binnen de grenszone zelf, er ontstaat een temperatuurverdeling die een verandering in magnetisatie mogelijk maakt door de domeingrenzen te verschuiven. "Alleen daar kan het wisselen van magnetische eigenschappen plaatsvinden, waardoor een apparaat herschrijfbare gegevens kan opslaan", legt Arora uit.

Verrassende invloed van de laagdikte

"Deze nieuwe inzichten zullen helpen bij de ontwikkeling van optisch gestuurde magnetische opslagapparaten met de best mogelijke eigenschappen, Volgens Kronast. Een bijkomend effect draagt ​​bij aan een beter begrip van de fysieke processen die bij dit fenomeen van belang zijn, die onderzoekers van de HZB voor het eerst onverwachts opmerkten. Het omschakelen van de magnetisaties is sterk afhankelijk van de laagdikte van het door de laser bestraalde materiaal. Het verandert over een interval van 10 tot 20 nanometer dikte.

"Dit is een duidelijke indicatie dat er twee contrasterende mechanismen bij betrokken zijn en met elkaar concurreren", Kronast legt het uit. Hij en zijn team vermoeden hiervoor twee complexe fysieke effecten. Om hun vermoedens te bevestigen, Hoewel, verder empirisch en theoretisch onderzoek is noodzakelijk.