Synchrotronstraling gebruiken bij SPring-8 - een grootschalige synchrotronstralingsfaciliteit - Tohoku University, Toshiba Corporation, en het Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hebben voor het eerst met succes de magnetisatiedynamiek van een schrijfkop van een harde schijf (HDD) in beeld gebracht, met een precisie van een tien miljardste van een seconde. De methode maakt een nauwkeurige analyse mogelijk van schrijfkopbewerkingen, het versnellen van de ontwikkeling van de volgende generatie schrijfkoppen en het verder vergroten van de HDD-capaciteit. Details van het onderzoek zijn gepubliceerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde op 6 oktober en gepresenteerd op de 44e jaarlijkse conferentie over Magnetics in Japan, op 14 dec.

International Data Corporation voorspelt een vervijfvoudiging van het volume aan gegevens dat wereldwijd wordt gegenereerd in de zeven jaar tussen 2018 en 2025. HDD's blijven de belangrijkste apparaten voor gegevensopslag in gebruik, en in 2020 zal de jaarlijkse totale capaciteit van verscheepte HDD's naar verwachting meer dan één zettabyte (10 ²¹ bytes), met een omzet van $ 20 miljard. Om verdere toename van de HDD-capaciteit en hogere gegevensoverdrachtsnelheden te verzekeren met logische schrijfkopontwerpen, is een grondig en nauwkeurig begrip van schrijfkopbewerkingen vereist.

Er zijn, echter, hoge barrières om dit te bereiken:de huidige schrijfkoppen hebben een zeer fijne structuur, met afmetingen kleiner dan 100 nanometer. Magnetisatie-omkering vindt plaats in minder dan een nanoseconde, experimentele observaties van schrijfkopdynamica moeilijk maken. In plaats daarvan, de schrijfkopanalyse is uitgevoerd door simulaties van magnetisatiedynamica, of indirect gedaan door de schrijfprestaties op de magnetische opnamemedia te evalueren. Beide benaderingen hebben hun nadelen, en er is duidelijk vraag naar een nieuwe methode die de dynamiek van een schrijfkop nauwkeurig kan vastleggen. Tohoku-universiteit, Toshiba, en JASRI gebruikte de scanning soft X-ray magnetische circulaire dichroïsme microscoop geïnstalleerd op de BL25SU bundellijn bij SPring-8 om een ​​nieuwe analysetechnologie voor HDD-schrijfkoppen te ontwikkelen.

De nieuwe technologie realiseert tijdsopgeloste metingen door gesynchroniseerde timingcontrole, waarin een schrijfkop wordt bediend met een interval van een tiende van de cyclus van de periodieke röntgenpulsen die worden gegenereerd door de SPring-8-opslagring. Tegelijkertijd, gefocusseerde röntgenstralen scannen het naar het medium gerichte oppervlak van een schrijfkop, en magnetisch circulair dichroïsme beelden tijdelijke veranderingen in de magnetisatie af. Dit bereikt een tijdelijke resolutie van 50 picoseconden en een ruimtelijke resolutie van 100 nanometer, waardoor analyses van de fijne structuren en snelle schrijfkopwerking mogelijk zijn.

Deze methode heeft het potentieel om nog hogere resoluties te bereiken door de focusseringsoptiek voor de röntgenstralen te verbeteren. Het ontwikkelingsteam gebruikte de nieuwe technologie om de tijdsevolutie van de magnetisatiebeelden tijdens omkering van de schrijfkop te verkrijgen. De beeldvorming onthulde dat de omkering van de magnetisatie van de hoofdpool binnen een nanoseconde is voltooid en dat ruimtelijke patronen van magnetisatie in het schildgebied verschijnen als reactie op de omkering van de hoofdpool. Geen eerder onderzoek naar schrijfkopbewerkingen heeft zulke hoge ruimtelijke en temporele resoluties bereikt, en het gebruik van deze benadering zal naar verwachting zeer nauwkeurige analyses van schrijfkopbewerkingen ondersteunen, bijdragen aan de ontwikkeling van de volgende generatie schrijfkoppen en de verdere verbeteringen in HDD-prestaties.

Toshiba ontwikkelt momenteel energieondersteunde magnetische opnametechnologieën voor HDD's van de volgende generatie en streeft ernaar de ontwikkelde analysemethode en de opgedane kennis over schrijfkopbewerkingen toe te passen op de ontwikkeling van een schrijfkop voor energieondersteunde magnetische opname.