Merevolusi Penyimpanan Information: Bagaimana Metamaterial 3D dan Gelembung Magnetik Kecil Dapat Mengubah Segalanya

Informasi disimpan berdasarkan arah magnetisasi yang bergantung pada kedalaman di dinding area, yang terletak di antara area silinder dan sekelilingnya. Magnetisasi dinding area ini dapat mengarah searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam di blok-blok particular person, yang dipisahkan secara vertikal oleh lapisan rutenium. Dengan memvariasikan arah ini secara sistematis, para peneliti dapat mengodekan urutan bit yang berbeda dalam area silinder, seperti yang ditunjukkan di sini dengan beberapa interpretasi artistik. Kredit: HZDR/Bernd Schröder

Para peneliti menyimpan urutan bit dalam area magnetik silinder, menggunakan 3D metamaterialInovasi ini dapat mengubah penyimpanan information dan magnetoelektronik.

Untuk pertama kalinya, para peneliti telah menunjukkan bahwa tidak hanya bit particular person, tetapi seluruh rangkaian bit dapat disimpan dalam area silinder: space silinder kecil yang berukuran hanya sekitar 100 nanometer. Seperti yang dilaporkan tim dalam jurnal Bahan Elektronik Canggihtemuan ini dapat membuka jalan bagi jenis penyimpanan information dan sensor baru, termasuk bahkan varian magnetik jaringan saraf.

Penyimpanan Magnetik yang Terobosan

“Sebuah area silinder, yang oleh kami para fisikawan juga disebut area gelembung, adalah space silinder kecil dalam lapisan magnetik tipis. Putarannya, momentum sudut intrinsik elektron yang menghasilkan momen magnetik dalam materials, menunjuk ke arah tertentu. Ini menciptakan magnetisasi yang berbeda dari lingkungan lainnya. Bayangkan gelembung magnetik kecil berbentuk silinder yang mengapung di lautan magnetisasi yang berlawanan,” kata Prof. Olav Hellwig dari Pusat Helmholtz Dresden-RossendorfInstitut Fisika Berkas Ion dan Penelitian Materials, yang menjelaskan subjek penelitiannya. Ia dan timnya yakin bahwa struktur magnetik tersebut memiliki potensi besar untuk aplikasi spintronik.

Dinding Area dan Kepadatan Information

Dinding area terbentuk di tepi area silinder ini, space pinggiran tempat arah magnetisasi berubah. Dalam teknologi penyimpanan magnetik, yang coba dicapai oleh tim Hellwig, akan sangat penting untuk mengendalikan struktur spin di dinding area secara tepat, karena arahnya searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam dapat digunakan secara langsung untuk mengodekan bit.

Para peneliti juga berfokus pada aspek lain: “Exhausting disk kami saat ini, dengan lebar lintasan 30 hingga 40 nanometer dan panjang bit 15 hingga 20 nanometer, menampung sekitar satu terabita pada permukaan seukuran perangko. Kami berupaya mengatasi keterbatasan kepadatan information ini dengan memperluas penyimpanan ke dimensi ketiga,” jelas Hellwig.

Solusinya: Metamaterial dalam 3D

Struktur berlapis-lapis magnetik merupakan cara yang menarik untuk mengendalikan struktur spin inner dinding area karena energi magnetik yang terlibat dapat disesuaikan dengan menggabungkan berbagai bahan dan ketebalan lapisan. Tim Hellwig menggunakan blok-blok lapisan kobalt dan platinum yang berselang-seling, dipisahkan oleh lapisan rutenium, dan menyimpannya pada wafer silikon.

Metamaterial yang dihasilkan adalah antiferromagnet sintetis. Fitur khususnya adalah struktur magnetisasi vertikal di mana blok lapisan yang berdekatan memiliki arah magnetisasi yang berlawanan, sehingga menghasilkan magnetisasi netral secara keseluruhan.

Memori Lintasan Balap dan Struktur Multilapis

“Di sinilah konsep memori 'lintasan pacu' muncul. Sistem ini seperti lintasan pacu, di mana bit-bit disusun seperti untaian mutiara. Hal yang cerdik tentang sistem kami adalah kami dapat secara khusus mengendalikan ketebalan lapisan dan dengan demikian, sifat magnetiknya. Hal ini memungkinkan kami untuk mengadaptasi perilaku magnetik antiferromagnet sintetis untuk memungkinkan penyimpanan tidak hanya bit particular person, tetapi seluruh rangkaian bit, dalam bentuk arah magnetisasi dinding area yang bergantung pada kedalaman,” jelas Hellwig.

Hal ini membuka prospek pengangkutan area silinder multi-bit sepanjang jalan raya information magnetik dengan cara yang terkendali, cepat, dan hemat energi.

Aplikasi Masa Depan dalam Magnetoelektronika

Ada pula potensi untuk aplikasi lain dalam magnetoelektronik. Misalnya, magnetoelektronik dapat digunakan dalam sensor magnetoresistif atau dalam komponen spintronik. Selain itu, objek nano magnetik yang kompleks tersebut memiliki potensi besar untuk implementasi magnetik dalam jaringan saraf yang dapat memproses information dengan cara yang sama seperti otak manusia.

Referensi: “Multilayer Metamaterials with Ferromagnetic Domains Separated by Antiferromagnetic Area Partitions” oleh Ruslan Salikhov, Fabian Samad, Sebastian Schneider, Darius Pohl, Bernd Rellinghaus, Benny Böhm, Rico Ehrler, Jürgen Lindner, Nikolai S. Kiselev dan Olav Hellwig, 13 Mei 2024, Bahan Elektronik Canggih.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1002/aelm.202400251