Вместо дорогих гадолиния и тербия ферримагнитную память можно делать из обычных ферромагнетиков.

Магнитные материалы играют главную роль в сегодняшних средствах хранения информации, но последние, увы, требуют избыточного энергопотребления.

Оптические носители, часто используемые как альтернатива, в этом смысле не столь прожорливы, но предоставляют менее быстрый и удобный доступ к данным. Есть другие варианты?

Уже несколько лет достоинства обоих видов накопителей пытаются объединить в полностью оптических устройствах, в которых переключение магнитного состояния осуществляется тепловым воздействием.

Рис. 1. Группа г-на Эванса и немецкие коллеги надеются добиться смены сегодняшних винчестеров (внизу) ферримагнитными устройствами записи (вверху). (Здесь и ниже иллюстрации Richard Evans et al).

В них сверхкороткие лазерные импульсы нагревом меняют магнитное состояние ячейки памяти, записывая и считывая данные. Между этими очень короткими рабочими циклами нет никакой нужды в поддержании магнитных полей, что позволяет значительно снизить потребление энергии. Однако такие свойства ранее были известны лишь у ферримагнитных материалов (не путаем с ферромагнитными), наиболее эффективными из которых являлись сплавы, содержащие редкоземельные металлы (гадолиний и тербий). А те и дороги, и непросты в работе.

Британские и немецкие материаловеды, ведомые Ричардом Эвансом (Richard Evans) из Йоркского университета (Великобритания), попробовали создать искусственные ферримагнетики из двух обычных ферромагнитных материалов и немагнитного разделительного слоя.

Именно он позволяет двум слоям ферромагнетиков иметь разные магнитные моменты подрешёток и, следовательно, ненулевой результирующий момент, что и является отличительным свойством ферримагнетиков.

В итоге такая структура реагирует на сверхкороткие импульсы лазера подобно обычным ферримагнетикам, работая в качестве элемента оптически контролируемой магнитной памяти.

Рис. 2. Чтобы слои искусственного ферримагнетика имели разные магнитные моменты, двум слоям обычных ферромагнетиков (сверху и снизу в левой части) придают разную толщину и разделяют их неферромагнитным слоем.

«Энергоэффективность — одна из самых важных черт для современных устройств, в первую очередь из-за их расширяющегося использования и связанным с этим ростом энергопотребления по всей планете, — констатирует г-н Эванс. — Синтетические ферримагнитные структуры преодолевают врождённые недостатки редкоземельных сплавов и открывают дорогу новому классу магнитных материалов и устройств на их основе, обладающих значительно возросшими производительностью и энергоэффективностью».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Applied Physics Letters.