Japonští vědci odhalili, jak magnetická chiralita může zásadně zvýšit kapacitu datových úložišť

Současná magnetická paměťová zařízení, jako jsou pevné disky počítačů, využívají magnety k reprezentaci binárních dat. S jejich zmenšováním však rostou problémy s rušivými magnetickými poli, která mohou ovlivňovat sousední komponenty a způsobovat poruchy.

Současná magnetická paměťová zařízení, jako jsou pevné disky počítačů, využívají magnety k reprezentaci binárních dat. S jejich zmenšováním však rostou problémy s rušivými magnetickými poli, která mohou ovlivňovat sousední komponenty a způsobovat poruchy. To omezuje, kolik dat lze hustě uložit do paměťových zařízení.

Společný výzkumný tým vedený Hidetoshim Masudou a Yoshinorim Onosem z Institutu pro materiálový výzkum Tohoku University, ve spolupráci s CROSS, J-PARC, Keio University a Kyoto University, úspěšně demonstroval přesné a deterministické ovládání spirálové orientace, neboli magnetické chirality, v kovovém helimagnetu. Tento materiál má inherentní schopnost předcházet rušení, které způsobuje poruchy. Jejich zjištění byla publikována v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Helimagnet se vyznačuje mikroskopickými atomovými magnety uspořádanými do zkrouceného spirálového vzoru. Využití jeho chirality (levotočivé nebo pravotočivé zrcadlové obrazy) k reprezentaci binárních dat („0“ a „1“) by mohlo umožnit ukládání dat s ultra vysokou hustotou. Zatímco některé experimenty naznačovaly, že tuto chiralitu lze ovládat současným působením elektrického proudu a magnetického pole, předchozí potvrzení se opírala o nepřímá, makroskopická elektrická měření, která byla vysoce náchylná k experimentálním artefaktům.

Proto chyběl definitivní mikroskopický důkaz. V tomto kontextu je spinově polarizovaný neutronový rozptyl silným nástrojem: dopadající neutronové spiny interagují se spirálově uspořádanými atomovými magnety, což umožňuje mikroskopické a přímé pozorování chirality.

Pro kontrolu a pozorování chirality vyvinul tým originální experimentální zařízení schopné aplikovat magnetické pole a současně propouštět velký, rovnoměrný elektrický proud helimagnetickým kovem YMn6Sn6 při pokojové teplotě. Po kontrole chirality pomocí tohoto zařízení provedl tým pokročilé experimenty se spinově polarizovaným neutronovým rozptylem v J-PARC. Tyto experimenty odhalily, že vnější podněty prostřednictvím jejich nového zařízení úspěšně sjednotily spirálovou orientaci až v 99 % objemu vzorku.

Dr. Masuda zdůraznil, že toto přímé pozorování poskytuje definitivní fyzický důkaz kontroly magnetické struktury, bez experimentálních artefaktů. Tento průlom vytváří pevný základ pro helimagnetickou spintroniku a urychlí vývoj inovativních, energeticky účinných a vysokokapacitních paměťových zařízení.