Harvinaisista maametalleista datamuisteja

Harvinaisten maametallien magneettisten materiaalien erityisominaisuudet johtuvat 4f-kuoressa olevista elektroneista. Tähän asti 4f-elektronin magneettisia ominaisuuksia pidettiin lähes mahdottomana hallita.

Nyt HZB:n, Freie Universität Berlinin ja muiden instituutioiden tutkijoista koostuva ryhmä on osoittanut ensimmäistä kertaa, että laserpulssit voivat vaikuttaa 4f-elektroniin - ja siten muuttaa niiden magneettisia ominaisuuksia.

Löytö avaa uuden tavan datan tallentamiseen harvinaisten maametallien avulla.

Vahvimmat tuntemamme magneetit perustuvat harvinaisiin maametalleihin. Niiden 4f-elektrot ovat vastuussa magneettisista ominaisuuksista: Ne tuottavat suuren magneettisen momentin, joka säilyy, vaikka niiden kemiallinen ympäristö muuttuu. Tämä tarkoittaa, että harvinaisiamaametallia voidaan käyttää hyvin erilaisissa yhdisteissä ja seoksissa ilman, että niiden erityiset magneettiset ominaisuudet muuttuvat.

Tähän asti oletettiin, että 4f-elektronin magneettisia ominaisuuksia ei voida muuttaa, vaikka materiaalia virittäisi laserpulssilla. Mutta nyt tutkijat ovat osoittaneet sen olevan mahdollista.

4f-elektronien avaruudellista järjestelyä voidaan vaihtaa lyhyesti laservirityksellä. Tämä muuttaa myös niiden magnetismia. Tämä vaikutus avaa uusia mahdollisuuksia magneettisten harvinaisten maametallien nopeaan ja energiatehokkaaseen ohjaukseen.

Laservirityksen aiheuttama 4f-elektronien uudelleenjakauma aiheuttaa lyhyen muutoksen niiden magneettisissa ominaisuuksissa.

Tämä ohjattu kytkentä avaa uusia sovelluksia harvinaisille maametallimateriaaleille, kuten energiatehokkaille ja nopeille informaation tallennuslaitteille. Tähän mennessä harvinaisia maametallia ei ole käytetty magneettisissa tallennusvälineissä.

Uusimmat tallennusvälineet ovat ns. HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) –datan tallennuslaitteita , joissa magneettisia rakenteita lämmitetään laserpulssilla, jotta ne voidaan kytkeä magneetilla.

Paljon vahvemmilla harvinaisten maametallien magneeteilla ultralyhyt laserpulssi voisi nyt virittää 4f-elektroneja ja mahdollistaa kytkennän – elektronisen vaikutuksen, joka olisi jopa nopeampi ja tehokkaampi kuin HAMR-muistin lämmitysmekanismi.

Aiheesta aiemmin:

Uudenlaisen muistin rakentaminen

Perustaa ultranopealle magneettiselle muistille

Valolla toimivat kiintolevyt