Ученые Гамбургского университета научились создавать и разрушать индивидуальные магнитные завихрения из атомов, или так называемые скирмионы. Предполагается, что в будущем это может помочь увеличить плотность хранения данных в магнитных накопителях — винчестерах HDD.
Информация на жестких дисках хранится на поверхности вращающейся магнитной пластины. Она записывается путем изменения ориентации магнитного поля отдельных участков материала, известных как домены. Группа доменов с одним направлением магнитного поля формирует один бит информации. Однако при уменьшении размеров доменов, что необходимо для дальнейшего повышения плотности, проявляется феномен суперпарамагнетизма — когда магнитное поле на участках поверхности пластины принимает то же направление, что и на соседних участках.
Скирмионы лишены данного недостатка и сохраняют стабильность вне зависимости от того, какие свойства имеют соседние участки, рассказал Кристен Вон Бергман, один из членов ученой группы. При этом диаметр скирмиона составляет 300 атомов, что в теории позволяет в 20 раз увеличить емкость магнитного накопителя по сравнению с современными решениями.
Скирмионы были открыты в 1960-х годах британским физиком Тони Скирмом и названы в его честь. До настоящего времени ученые не могли контролировать время и место формирования скирмионов. Эксперимент был проведен на тонкой пленке из палладия, железа и иридия. Управление магнитными завихрениями выполнялось с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Через головку микроскопа пропускался поток электронов с определенной спиновой ориентацией, который создавал или разрушал завихрение на пленке.
Несмотря на прорыв, выпустить новую технологию на рынок в настоящий момент не представляется возможным. Дело в том, что управление скирмионами осуществлялось в лабораторных условиях при температуре 4,2 кельвина, то есть практически при температуре абсолютного нуля (-269 градусов по Цельсию). Кроме того, ученые смогли формировать или удалять не более четырех скирмионов в один момент времени, и лишь в 60% случаях им удавалось это сделать, что неприемлемо для технологии, которую планируется использовать для хранения информации.
В настоящее время производители жестких дисков изучают различные способы дальнейшего повышения емкости накопителей. Так, в марте 2013 года исследователи из компании Hitachi GST сообщили о том, что им удалось вдвое повысить плотность за счет технологии нанопечати.
