Как правило, один бит (в настоящий момент – самую малую единицу памяти) формирует от 100 до 600 зерен магнитного материала. Каждое зерно имеет в поперечнике порядка 10 нм. Такие зерна плотно располагают на стеклянных подложках, которые покрыты кобальтом, хромом и платиной. Ни размер, ни количество зерен, необходимых для поддердания одного бита информации, не могут быть уменьшены без риска ухудшения соотношения сигнл/шум. Слабые сигналы могут привести к полной потере информации. Таким образом, необходимы новые подходы к разработке магнитной памяти.

В последние годы в разработках по повышению емкости компьютерной памяти на жестких дисках доминировали методы оптимизации магнитных материалов – в основном, с целью уменьшения размеров магнитных частиц и, в то же самое время, повышения магнитной стабильности (магнитной анизотропии).

Физики из исследовательского центра Forschungszentrum Dresden-Rossendorf –FZD (Германия) и испанского университета Universidad Autonoma de Barcelona (Испания) разработали новый вид магнитных сред, которые представляются многообещающими в разработке нового поколения магнитных дисков для компьютерной памяти. Используя остро сфокусированный пучок ионов (быстрозаряженных атомов), ученые избирательно облучали сплав железо-алюминий, таким образом, что только обработанные зоны сплава становились ферромагнитными. Поскольку сфокусированный пучок ионов имеет поперечный размер всего несколько нанометров и доза ионизированного облучения достаточно мала, образуются магнитные нано зоны совершенно плоские по форме и много меньше 100 нм по поперечному размеру.

Результаты исследований опубликованы: (Menéndez et al. Direct Magnetic Patterning due to the Generation of Ferromagnetism by Selective Ion Irradiation of Paramagnetic FeAl Alloys. Small, 2009; 5 (2): 229 DOI: 10.1002/smll.200800783).

Современные магнитные головки хард дисков персональных компьютеров во время записи или считывания информации должны бы перемещаться на расстоянии примерно 20 нм от поверхности диска. Традиционные технологии структурирования поверхностей материалов создают некоторый морщинистый рельеф нано-размерного порядка. Такие технологии не всегда приемлемы для обработки поверхностей хард дисков, поскольку неоднородная наноструктура поверхности взаимодействует с магнитной головкой, что может привести в конечном итоге к механическим повреждениям диска.

Новые, сверхплоские нано-магниты, полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к новому поколению магнитной памяти. Каждый из таких нано-магнитов может обслуживать один бит информации в предположении, что такие нано-магниты могут быть изготовлены размером не более 30 нм и плотно упакованы параллельно друг другу на протяженных поверхностях с использованием литографической техники. В настоящее время группа работает над проблемами магнитной стабильности наномагнитов, созданных ими. Увеличение магнитной стабильности – вопрос номер один в эксплуатации.

Изначальный бинарный сплав (белые и красные атомы) приведен в беспорядочное состояние облучением сфокусированным пучком ионов (показан в виде сфер голубого цвета). «Беспорядочная» фаза является магнитной и, соответственно, образует магнитное поле аналогично магнитному бруску. Формирование северного и южного полюсов и используется для записи информации (рисунок: Forschungszentrum Dresden Rossendorf)

Евгений Биргер