Спасибо, что вы с нами!

Лазер на свободных электронах поможет создать компактную магнитную память

При этом магниты по размерам могут быть не больше одной молекулы.
Комментарии
...

Ученые Международного томографического центра Сибирского отделения РАН при помощи лазера на свободных электронах Сибирского центра синхротронного излучения Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН научились безопасно переключать состояние магнитных мономолекул. О происходящем сообщает «Наука в Сибири».

Емкость современных магнитных носителей информации подошла к пределу, доступному для существующих технологических решений, — уже близко фундаментальное ограничение на минимальный размер магнитной ячейки памяти. Один из наиболее очевидных путей решения проблемы — использование мономолекулярных магнитов, ячеек памяти, каждая из которых является всего лишь одной молекулой. Такие ячейки могут не только обеспечить сверхвысокую плотность записи информации, но и в перспективе стать элементной базой будущих квантовых компьютеров.

В лазерах на свободных электронах излучение генерируется пучком электронов, распространяющимся в ондуляторе — системе отклоняющих электромагнитных полей. Электроны, совершая периодические колебания, излучают фотоны, энергия которых зависит от энергии электронов и параметров ондулятора. Поскольку полями в ондуляторе можно легко управлять в реальном времени, излучение такого лазера имеет большую вариативность как по длине излучаемых им волн (большинство лазеров монохроматично и менять длину излучаемых волн не могут), так и в плане модулирования его излучения.

Ключевой операцией манипулирования мономолекулярными магнитными элементами памяти должно стать управление их спиновым переходом. Спином называют собственный момент импульса частицы, который можно представить себе как вращение волчка (если в виде волчка выступает сама частица). Именно спин частицы и должен изменить короткий лазерный импульс, переведя потенциальную запоминающую ячейку из состояния «1» (частица «вращается» в одну сторону) в состояние «0» («вращается» в другую сторону).

Одна из главных технических проблем на пути к таким манипуляциям — перегрев магнитной мономолекулы. Чтобы переключить ее спиновое состояние, импульс должен быть мощным, но если он при этом будет еще и слишком длительным, то молекула перегреется и может потерять магнитные свойства. Чтобы избежать этого, ранее мощность лазера уменьшали. Однако такой ход, в свою очередь, приводил к невозможности быстрого и равномерного прогрева всей магнитной мономолекулы, а значит, и к проблемам с переключением ее спина.

Чтобы научиться манипулировать намагниченностью мономолекулярного магнита с помощью коротких лазерных импульсов, сибирские физики разработали электронный модулятор мощности. Он позволяет лазеру на свободных электронах формировать микросекундные импульсы терагерцевого излучения. На нем удалось получить импульсы длительностью порядка 50 микросекунд — в шесть раз более короткие, чем удавалось получить на том же лазере ранее. Это дало возможность заметно снизить нагрев «переключаемых» магнитных мономолекул. Хотя до практического использования таких систем в магнитных накопителях пока далеко, один из наиболее сложных шагов в этом направлении сделан — термический барьер удалось преодолеть экспериментально.

Комментарии
...