Исследование международной группы ученых показало, что открытый несколько лет назад экзотический магнитный феномен скирмионов обладает большим потенциалом для хранения данных, способным продлить действие закона Мура.

Вместо того чтобы записывать и считывать данные по одному биту за раз, меняя ориентацию намагниченных частиц на поверхности магнитных дисков, новая система использует крошечные нарушения магнитной ориентации, называемые скирмионами. Этими виртуальными частицами, появляющимися на тонкой металлической пленке, прижатой к слою из другого металла, можно управлять при помощи электрических полей. Они могут хранить данные длительное время, не требуя энергии.

В 2016 году команда ученых МТИ под руководством профессора Джеффри Бича зафиксировала существование скирмионов, но местоположение этих частиц на поверхности было совершенно случайным. Теперь Бич в сотрудничестве с коллегами из других вузов впервые экспериментально доказал, что можно беспрепятственно создавать эти частицы в определенных местах, то есть выполняется ключевое требование для использования этих частиц в системе хранения данных.

Ученые обратили внимание на граничную область между атомами, чьи магнитные полюса указывают в одном направлении, и теми, чьи полюса направлены в противоположную сторону. Граничный регион может двигаться вперед и назад внутри магнитного материала. Четыре года назад Бич и его коллеги обнаружили, что этими граничными регионами можно управлять, разместив второй слой немагнитного тяжелого металла очень близко к магнитному слою. Немагнитный слой воздействует на магнитный, электрические поля в немагнитном слое расталкивают магнитные домены в магнитном слое. Скирмионы — это небольшие вихри магнитной ориентации внутри этих слоев, объясняет Бич.

Ключом к беспрепятственному созданию скирмионов в определенных местах является, как выяснили ученые, дефекты материала. Привнеся в магнитный слой специфический дефект, можно добиться того, что скирмионы будут привязаны к определенному месту на поверхности. Таким образом, поверхности, содержащие намеренные дефекты, можно использовать для записи данных в скирмионах.

Такая система обладает возможностью кодирования данных на большой скорости, то есть может быть эффективна не только как замена жестких дисков, но и для более требовательных систем, вроде RAM, сообщает Phys.org.

Материал, позволяющий контролировать размер и плотность магнитных скирмионов, разработали сингапурские физики в августе этого года. При помощи пленки из слоев иридия, железа, кобальта и платины они научились менять магнитные взаимодействия, управляющие свойствами скирмионов.