کنترل گردبادهای مغناطیسی در مقیاس نانو، نو یدی برای ذخیره‌سازی بهتر اطلاعات

در دنیای انسان‌ها، ستون های فشرده هوا که در یک گردباد در حال چرخیدن هستند، نیروی مخرب ترسناکی دارند که اجتماعات را نابود می‌کنند. در مقیاس نانو، گرداب‌های سیم‌پیچ مغناطیسی نزدیک به هم، نویدبخش نسل جدیدی از رایانه‌ها هستند. محققان آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی آمریکا، روش جدیدی برای کنترل چرخش یا کایرالیته این «گردبادهای مغناطیسی» کوچک یافته‌اند.

در دنیای انسان‌ها، ستون های فشرده هوا که در یک گردباد در حال چرخیدن هستند،
نیروی مخرب ترسناکی دارند که اجتماعات را نابود می‌کنند. در مقیاس نانو، گرداب‌های
سیم‌پیچ مغناطیسی نزدیک به هم، نویدبخش نسل جدیدی از رایانه‌ها هستند.

محققان آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی آمریکا، روش جدیدی برای
کنترل چرخش یا کایرالیته این «گردبادهای مغناطیسی» کوچک یافته‌اند.

زمانی که اندازه یک دیسک مغناطیسی از یک حدی کوچک‌تر می‌شود، به طور خود به خود
یک گرداب تشکیل می‌دهد. با وجودی که این گرداب کوچک همانند گردباد هوا نمی‌چرخد،
اما اتم‌های ماده خودشان را به نحوی جهت‌دهی می‌کنند که حالت مغناطیسی یا ممنت
آنها به صورت ساعت‌گرد یا پادساعت‌گرد حول صفحه دیسک قرار بگیرد. در مرکز دیسک،
چگالی این چرخش باعث می‌شود قطبیت هسته گرداب به سمت بالا یا پایین دیسک باشد (همانند
مرکز گردباد).

حافظه رایانه‌های معمولی اطلاعات را به صورت بیت ذخیره می کنند که از دو عنصر
مغناطیسی که داده‌ها را به شکل دودویی ضبط می‌کنند، تشکیل شده است. زمانی که
این عناصر در جهت یکسانی مغناطیسی شوند، نمایانگر صفر، و زمانی که در جهت مخالف
هم باشند، نمایانگر ۱ هستند.

چون این گرداب‌هایی که روی دیسک‌ها تشکیل می‌شوند، دارای دو پارامتر مغناطیسی
مستقل قابل کنترل و قابل دسترس هستند، می‌توانند مبنایی برای بیت های چهارجزئی
باشند که در آن اطلاعات به صورت ۰، ۱، ۲، و ۳ قابل نوشتن است. میهالا تاناسه
متخصص مواد در آزمایشگاه آرگون می‌گوید: «این فناوری می‌تواند نگاه ما را به
نحوه ذخیره الکتریکی اطلاعات عوض کند».

با وجودی که تحقیقات قبلی راه ایجاد «گرداب‌ها» و کنترل کایرالیته آنها را نشان
داده بود، اما دانشمندان تا همین اواخر روش موثری برای جلوگیری از تغییر اتفاقی
کایرالیته از یک حالت به حالت دیگر را نیافته بودند. تاناسه می‌گوید: «سخت‌ترین
بخش کار یافتن روشی برای تغییر کایرالیته به صورت تکرار‌پذیر است».

تاناسه و همکارانش تلاش نمودند تا از طریق آنیلینگ لایه مغناطیسی دیسک به یک
لایه آنتی‌فرومغناطیس، روشی قابل اعتماد برای کنترل کایرالیته این گرداب‌ها
بیابند؛ این کار امکان کنترل جهت‌گیری مغناطیسی اتم ها را روی دیسک فراهم آورد.

تاناسه می‌گوید: «این فناوری در آینده امکان نوشتن و خواندن اطلاعات را با
حساسیت، اطمینان‌پذیری، و کارایی بیشتر ایجاد خواهد کرد».

نتایج این کار پژوهشی در شماره ۲۷ ژانویه Physical Review B منتشر شده است.