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科学家以超级慢动作拍摄磁记忆

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存储单元内的磁场方向的表示。图片来源:Philipp Wessels /汉堡大学

2014年11月25日,汉堡。DESY的研究人员利用高速摄影拍摄了未来磁数据存储设备的候选人。使用X射线显微镜拍摄该膜,并显示出在超快存储器单元中形成磁涡流。汉堡大学的Philipp Wessels博士在“物理评论B”期刊上报道的这项研究提供了对磁存储材料动力学的更好的理解。每个电脑硬盘都有磁存储单元。

汉堡超快成像中心(CUI)的Markus Drescher教授研究小组的Wessels解释说:“我们的图像使我们能够实时观察磁化的发生。 “对于他们的调查,研究人员选择了一种由镍铁合金制成的存储单元,这种存储单元的磁化时间不到十亿分之一秒。

由科学技术大学应用科学大学的Thomas Wilhein教授领导的研究小组开发的定制X射线显微镜使得科学家可以观察记忆细胞被擦除,然后将新的数据写入它。由DESY的同步辐射源PETRA III产生的X射线的短脉冲给图像提供了0.2亿分之一秒(200皮秒)的时间分辨率。磁化程度可以通过偏振X射线辐射被样品的不同区域吸收的程度来测量。 X射线显微镜能够区分微小的细节,低至60毫微米(60纳米)。

在他们的实验中,科学家们使用了镍铁合金的小方格,每一方的面积都是千分之二毫米(2微米)。每个存储器单元具有四个磁性区域,即所谓的磁畴,其磁场沿顺时针或逆时针方向变化。单个磁畴是三角形的,其顶点在存储单元的中心处相遇,在单元的中心产生磁性涡旋核心。

当存储器单元的内容被外部磁场擦除时,磁涡流芯被驱出单元。共同作者Jens Viefhaus博士解释说:“在我们的实验中,我们第一次能够测量涡核从物质中排出的速度。”负责束线P04的Jens Viefhaus博士说,进行了。事实证明,核心以每小时3600公里的速度从存储单元中排出。 CUI研究科学家兼副教授Guido Meier博士指出:“由于这个过程是可重复的,所以我们能够对速度进行可靠的测量。 “为了进行这些测量,我们不得不使用非常强烈和稳定的磁激发脉冲。”外部磁场迫使整个存储单元进入均匀磁化状态。一旦磁场被关闭,电池又一次形成四个带有中心涡旋的磁畴 - 其方向取决于所施加的磁场的方向;换句话说,新的数据被写入到单元中。但是这个过程很复杂。 Wessels报告说:“四领域的国家是通过复杂的锯齿形式发展起来的,这是我们第一次能够在这个国家形成的时候观看”现场“。观察到的行为与模拟结果非常吻合。由于采用了超慢动作胶片,现在可以更详细地了解该过程的高速动态。 Wessels指出:“同样的方法可以用来研究任何其他磁性材料的动力学。 “我们的实验可以帮助我们理解数据在原则上可以写入以磁畴形式编码的磁存储介质的速度。”

这些研究对数据存储技术具有相当大的实际意义。 “尽管现在笔记本电脑和其他移动设备越来越多地使用闪存等非磁性存储技术,磁性数据存储设备的价格意味着没有替代品 对于他们来说,当涉及到存储大量的数据“,We​​ssels说。 “目前的趋势是将数据存储在云中 - 云是磁性的。”对磁化动力学的更好理解可以导致更快更好的存储介质。

来源:Desy.de

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