Met een verrassende ontdekking een internationaal team van wetenschappers van de Radboud Universiteit, Zwitserland en Japan demonstreren de haalbaarheid van selectieve magnetisatie-omschakeling in een microstructuur met behulp van laserlicht. Hun bevindingen openen mogelijkheden voor informatieopslagmedia met een zeer hoge dichtheid.

De vraag naar de steeds toenemende snelheid en dichtheid van informatieopslag heeft geleid tot een intense zoektocht naar manieren om de magnetische toestand van kleine magneten te beheersen, zoals ook gebruikt in harde schijven van computers. Met als doel de magnetische opnamesnelheid en ruimtelijke resolutie te verbeteren, de onderzoekers probeerden de magnetisatie in microstructuren te veranderen door een femtoseconde - een miljoenste van een miljardste van een seconde - laserpuls te gebruiken. Dit leidde tot een onverwachte ontdekking…

'Batman' wijst de weg

Toen de grootte van de magnetische microstructuur nog vrij groot was, in de orde van vijfduizendste van een millimeter, het laserlicht veranderde de structuur niet homogeen, maar vormde een 'batman'-achtig patroon (zie figuur 1). Dit patroon vertoonde kenmerken die kleiner waren dan de golflengte van het licht, waaruit blijkt dat interactie tussen licht en materie sterk afhankelijk is van interferentie van het invallende en de gereflecteerde lichtgolven. Dus, het schakelpatroon kan worden geregeld door het structuurontwerp. Met behulp van computationele methoden bevestigden de auteurs deze hypothese en onthulden ze de haalbaarheid van magnetische schakeling op nanoschaal, zelfs voor een ongerichte laserpuls.

Nieuwe mogelijkheden voor gegevensopslag

Regelen van het schakelpatroon, die in dit specifieke geval een ironische 'batman'-achtige vorm had, opent nieuwe mogelijkheden voor gegevensopslag met zeer hoge dichtheid, bijvoorbeeld door meerdere bits informatie op te nemen in een enkele magnetische structuur.

Prof. Theo Rasing van de Radboud Universiteit zegt:'Sinds onze groep in Nijmegen ontdekte dat femtoseconde laserpulsen magnetisatie kunnen omkeren, we begonnen te werken aan het minimaliseren van de grootte van het geschakelde domein. Je kunt in principe twee benaderingen volgen:maak de structuren kleiner of focus het licht op een kleinere plek. Door de materialen te structureren, ontdekten we inderdaad dat je subgolflengteschakeling zelfs op veel grotere structuren kunt bereiken. Door de laserpuls te regelen, dit kan op een gecontroleerde manier. De mogelijkheid om magnetische veranderingen te detecteren met een resolutie van minder dan 100 nm was cruciaal voor het hele project. Onze samenwerkingen via EU-netwerken met de belangrijkste synchrotrons in Europa hebben dan ook een beslissende rol gespeeld voor het succes van dit project.'