Teknologi Penyimpanan Data Magnetik Generasi Berikutnya
- Para peneliti merancang struktur nano magnetik dengan jubah tembus pandang.
- Kecepatan tinggi dari struktur bit magnetik kecil dapat dicapai dengan menyesuaikan kekuatan jubah tak kasat mata secara hati-hati.
Untuk penyimpanan data solid-state dan aplikasi logika berkinerja tinggi, para peneliti berfokus pada perangkat berbasis spin. Salah satu pendekatan yang menjanjikan adalah mengkodekan bit dengan skyrmion kecil atau dinding domain, yang dapat digeser oleh arus di perangkat berbasis trek balap.
Untuk fisikawan, magnetisme terutama terkait dengan gerakan rotasi elektron dalam atom. Elektron mengorbit di sekitar nukleus dan berputar di sekitar porosnya sendiri. Gerakan ini menghasilkan momen magnetik atom.
Medan magnet menyimpang yang sesuai dengan momen magnetik ini digunakan untuk mengekstrak/membaca data yang disimpan secara magnetis dari perangkat. Pada hard drive yang ada, ukuran satu bit magnetik mencapai hingga 15*45 nanometer, sekitar 1 triliun di antaranya dapat ditempatkan pada stempel.
Untuk menyimpan bit secara magnetis di lokasi tetap dalam chip dan mengekstraknya nanti, bit magnetik perlu ditransfer bolak-balik dalam chip melalui pulsa arus. Masalahnya adalah medan magnet nyasar mencegah bit dibuat lebih kecil untuk pengepakan data yang lebih padat. Selain itu, momen magnet yang terkait dengan medan nyasar harus mampu menggerakkan struktur di sekitarnya.
Jubah Gaib Atom
Dalam studi ini, para peneliti berhasil menempatkan 'jubah tak terlihat' pada struktur nano magnetik dan menganalisis seberapa cepat dan kecil bit ini sebenarnya bisa didapat. Untuk melakukan ini, mereka menggabungkan atom dari elemen berbeda yang elektronnya berputar ke arah yang berlawanan dan dengan demikian mereka memiliki momen magnet yang berlawanan.
Ini membatalkan (atau dalam beberapa kasus mengurangi) medan magnet menyimpang, namun, setiap atom dalam struktur nano masih membawa momen magnet:bersama-sama atom-atom ini tampak terselubung.
Referensi:Nanoteknologi Alam | doi:10.1038/s41565-018-0255-3 | Institut Max Born
Meskipun terselubung, para peneliti mencitrakan struktur kecil melalui holografi sinar-X. Dengan secara selektif membuat momen magnetik dari hanya satu spesies atom yang terlihat, mereka merekam gambar struktur terlepas dari jubah tembus pandang.
Ferromagnetik (FM) dan AntiFerromagnetik (AFM) urutan antara momen atom tetangga | Atas perkenan peneliti
Aplikasi Penyimpanan Data
Dengan mengonfigurasi kekuatan jubah tembus pandang secara hati-hati, dua tujuan dapat dicapai secara bersamaan.
Ukuran struktur magnet melingkar sangat kecil:radius struktur terkecil ditemukan hanya 5 nanometer. Di masa depan, jika struktur ini dapat diadopsi dalam perangkat penyimpanan data, kapasitasnya akan meningkat secara signifikan.
Penyelidikan lebih lanjut mengungkapkan bahwa bit terselubung dapat berjalan sangat cepat dengan pulsa arus pendek – salah satu parameter penting untuk penggunaan aktual dalam perangkat memori. Para peneliti menyebutkan bahwa kecepatannya mencapai lebih dari 1 km/s.
Orbit elektron di sekitar nukleus maupun putaran elektron di sekitar sumbunya sendiri berkontribusi secara berbeda terhadap momen magnetik:efek putaran elektron sendiri dua kali lebih besar dari efek orbit elektron.
Seseorang dapat menggabungkan berbagai jenis atom dengan arah rotasi elektron yang berbeda untuk membatalkan rotasi keseluruhan. Apa yang disebut momentum sudut sistem akan konstan, sedangkan sistem akan tetap mempertahankan sejumlah kecil momen magnetik.
Baca:Penyimpanan Data Dengan Kemungkinan Densitas Nanomagnet Tertinggi
Karena momentum sudut memperlambat struktur magnet yang bergerak melalui pulsa arus, teknik ini dapat digunakan untuk mencapai gerakan berkecepatan tinggi. Oleh karena itu, jika kekuatan jubah tembus pandang dikonfigurasi dengan benar, baik kecepatan tinggi dan struktur bit magnetik ukuran kecil dapat diperoleh – aspek menarik dari konsep penyimpanan data magnetik baru.
