次世代の磁気データストレージテクノロジー

• 研究者は、不可視のマントを備えた磁性ナノ構造を設計しました。
• 目に見えないマントの強度を注意深く調整することで、小さな磁気ビット構造の高速化を実現できます。

高性能のソリッドステートデータストレージおよびロジックアプリケーションの場合、研究者はスピンベースのデバイスに焦点を当てています。有望なアプローチの1つは、小さなスキルミオンまたは磁壁によってビットをエンコードすることです。これらは、レーストラックベースのデバイスの電流によってシフトされる可能性があります。

物理学者にとって、磁性は主に原子内の電子の回転運動に関連しています。電子は原子核の周りを周回し、自身の軸を中心に回転します。この動きは、原子の磁気モーメントを生成します。

この磁気モーメントに対応する漂遊磁場は、デバイスから磁気的に保存されたデータを抽出/読み取るために使用されます。既存のハードドライブでは、1つの磁気ビットのサイズは最大15 * 45ナノメートルに達し、そのうちの約1兆をスタンプに配置できます。

ビットをチップ内の固定位置に磁気的に格納し、後でそれらを抽出するには、電流パルスを介して磁気ビットをチップ内で前後に転送する必要があります。問題は、漂遊磁場により、データをより高密度にパックするためにビットを小さくすることができないことです。また、漂遊磁場に関連する磁気モーメントは、構造物を動かすことができる必要があります。

アトムの不可視のマント

この研究では、研究者は磁気ナノ構造に「目に見えないマント」を配置することに成功し、これらのビットが実際にどれだけ速くて小さいかを分析しました。これを行うために、彼らは、電子が反対方向に回転し、したがって反対の磁気モーメントを持つ異なる元素からの原子を結合しました。

これにより、漂遊磁場がキャンセルされました（または場合によっては減少しました）が、ナノ構造内の各原子は依然として磁気モーメントを持っています。これらの原子が一緒になってクロークされているように見えます。

参照：Nature Nanotechnology | doi：10.1038 / s41565-018-0255-3 |マックスボーンインスティテュート

クローキングにもかかわらず、研究者はX線ホログラフィーを通して小さな構造を画像化しました。 1つの原子種のみの磁気モーメントを選択的に可視化することにより、彼らは不可視のマントにもかかわらず構造の画像を記録しました。

隣接する原子モーメント間の強磁性（FM）および反強磁性（AFM）の順序|研究者の礼儀

データストレージアプリケーション

不可視のマントの力を注意深く構成することで、2つの目標を同時に達成することができます。

円形の磁気構造のサイズは非常に小さいです：半径の最小の構造はわずか5ナノメートルであることがわかりました。将来、これらの構造をデータストレージデバイスに採用できれば、容量は大幅に増加します。

さらなる調査により、クロークされたビットは短い電流パルスによって非常に速く移動する可能性があることが明らかになりました。これは、メモリデバイスで実際に使用するための重要なパラメータの1つです。研究者は、それが1 km / s以上の速度に達したと述べました。

原子核の周りの電子の軌道とそれ自体の軸の周りの電子のスピンの両方が、磁気モーメントに異なって寄与します。電子自身のスピンの効果は、電子の軌道の効果の2倍です。

さまざまな種類の原子をさまざまな電子の回転方向と組み合わせて、全体的な回転を打ち消すことができます。システムのいわゆる角運動量は一定ですが、システムはまだ少量の磁気モーメントを保持します。

読む：ナノ磁石の可能な限り高い密度のデータストレージ

角運動量は電流パルスを介して移動する磁気構造を減速させるため、この手法を使用して高速運動を実現できます。したがって、不可視のマントの強度が正しく構成されていれば、高速で小さなサイズの磁気ビット構造の両方を取得できます。これは、新しい磁気データストレージの概念の興味深い側面です。