De zoektocht naar ultrasnelle en energiezuinige magnetische opnames zou een stap dichter bij de voltooiing kunnen komen, dankzij baanbrekend nieuw onderzoek naar volledig optische schakeling van magnetisatie.

Aangezien de capaciteit en het elektriciteitsverbruik van datacenters exponentieel toenemen, is er een dringende economische en maatschappelijke behoefte om meer energie-efficiënte methoden voor informatieopslag te vinden.

Deze vraag heeft geleid tot uitgebreide onderzoeksinspanningen naar nieuwe fysieke mechanismen voor het regelen van magnetisatie in magnetische dunne films, bijvoorbeeld volledig optische schakeling.

De volledig optische omschakeling van magnetisatie maakt het mogelijk om magnetische bits puur door optische laserpulsen te schrijven zonder dat een extern magnetisch veld nodig is.

Eerdere onderzoeken naar volledig optische schakeling van magnetisatie waren bijna uitsluitend gericht op op zeldzame aarde gebaseerde materialen zoals Gd en Tb, wat de afstembaarheid en schaalbaarheid van het apparaat beperkt.

Een team van onderzoekers, geleid door de Universiteit van Exeter, heeft een cruciale doorbraak gemaakt in de volledig optische schakeling van magnetisatie, wat het potentieel aantoont om energie-efficiënte magnetische opslagapparaten op nanoschaal te leveren die uitsluitend zijn gebaseerd op overgangsmetalen zoals Fe, Co of Ni.

Vanuit het oogpunt van technologische toepassingen zijn de zeldzame-aarde-vrije synthetische ferrimagnetten die in dit werk worden gebruikt zeer wenselijk vanwege de lage kosten en relatieve overvloed van de samenstellende materialen, en de ongeëvenaarde afstembaarheid.

De resultaten tonen aan dat de volledig optische schakeling wordt aangedreven door een spin-gepolariseerde stroom die vloeit tussen de twee equivalente magnetische configuraties met antiparallelle uitlijning van de Ni₃ Pt en Co ferromagnetische lagen. Het schakelen kan onafhankelijk van de lichtpolarisatie en over een breed temperatuurbereik worden bereikt.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nano Letters.

Maciej Dąbrowski, eerste auteur van de Universiteit van Exeter, zegt dat hun "resultaten aantonen dat het belangrijkste ingrediënt voor helicity-onafhankelijke volledig optische schakeling in zeldzame-aardevrije synthetische ferrimagnet twee verschillende overgangsmetaallagen heeft."

"Door Ni₃ . in dienst te nemen Pt- en Co-lagen waren we in staat om een ​​onbalans van spin-gepolariseerde stroom te creëren voor een biljoenste van een seconde (10 ^-12 s) na de laserexcitatie, wat uiteindelijk leidt tot de magnetisatieomschakeling." + Verken verder

Fotonische geheugenapparaten van de volgende generatie zijn 'lichtgeschreven', ultrasnel en energiezuinig