आधुनिक जीवन डेटा के इर्द-गिर्द घूमता है, जिसका मतलब है कि भंडारण उपकरणों पर डेटा को पढ़ने और लिखने के लिए हमें नए, तेज और ऊर्जा-बचत के तरीकों की आवश्यकता है। चुंबकीय सामग्री ऑल-ऑप्टिकल स्विचिंग (एओएस) प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, मैग्नेट के बजाय डेटा लिखने के लिए लेजर दालों का उपयोग करने की ऑप्टिकल विधि ने पिछले एक दशक में काफी ध्यान दिया है। हालांकि तेज और ऊर्जा-कुशल, AOS तकनीक में सटीकता के साथ समस्याएं हैं। नीदरलैंड की आइंडहोवन यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक नई विधि ईजाद की है जो लेजर दालों के साथ कोबाल्ट-गडोलिनियम (Co / Gd) परत में डेटा को सटीक रूप से लिखने के संदर्भ के रूप में फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों का उपयोग करती है। उनका शोध नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ था।
हार्ड ड्राइव और अन्य उपकरणों में चुंबकीय सामग्री कंप्यूटर को बिट्स के रूप में संग्रहीत करती है। परंपरागत रूप से, डेटा को सामग्री पर एक छोटे चुंबक को स्थानांतरित करके हार्ड डिस्क पर पढ़ा और लिखा जाता है। हालाँकि, जैसे-जैसे डेटा उत्पादन, उपभोग, पहुंच और भंडारण की मांग बढ़ती जाती है, डेटा तक पहुँचने, भंडारण और रिकॉर्डिंग के तेज़ और अधिक ऊर्जा-कुशल तरीकों की काफी माँग होती है।
चुंबकीय सामग्री का ऑल-ऑप्टिकल स्विचिंग (एओएस) गति और ऊर्जा दक्षता के मामले में एक आशाजनक तरीका है। ऑल-ऑप्टिकल स्विच पिकोसेकंड पैमाने पर चुंबकीय स्पिन की दिशा को बदलने के लिए फेमटोसेकंड लेजर दालों का उपयोग करता है। डेटा लिखने के लिए दो तंत्रों का उपयोग किया जा सकता है: मल्टी-पल्स और सिंगल-पल्स टॉगल स्विच। मल्टी-पल्स स्विच में, स्पिन की अंतिम दिशा नियतात्मक है, जिसका अर्थ है कि यह प्रकाश के ध्रुवीकरण द्वारा अग्रिम में निर्धारित किया जा सकता है। हालांकि, इस तंत्र को आमतौर पर कई लेज़रों की आवश्यकता होती है, जिससे लेखन की गति और दक्षता कम हो जाती है।
दूसरी ओर, एकल-पल्स लिखने की गति बहुत तेज होगी, लेकिन एकल-पल्स ऑल-ऑप्टिकल स्विच पर शोध से पता चलता है कि एकल-पल्स स्विचिंग एक स्लाइडिंग प्रक्रिया है। इसका मतलब यह है कि एक विशिष्ट चुंबकीय बिट की स्थिति को बदलने के लिए बिट के पूर्व ज्ञान की आवश्यकता होती है। दूसरे शब्दों में, बीआईटी की स्थिति को अधिलेखित होने से पहले पढ़ा जाना चाहिए, जो लेखन प्रक्रिया के लिए एक चरण का परिचय देता है, जिससे गति सीमित हो जाती है।
एक बेहतर विधि निर्धारक एकल-पल्स ऑल-ऑप्टिकल स्विचिंग विधि है, जहां बिट की अंतिम दिशा बिट को सेट और रीसेट करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया पर निर्भर करती है। वर्तमान में, आइंडहॉवन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के एप्लाइड फिजिक्स विभाग के नैनोस्ट्रक्चर ग्रुप में शोधकर्ताओं ने चुंबकीय भंडारण सामग्री में निर्धारक एकल-पल्स लेखन को प्राप्त करने के लिए एक नई विधि विकसित की है, जिससे लेखन प्रक्रिया अधिक सटीक हो गई है।
चित्र स्रोत: आइंडहोवन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय
उनके प्रयोग में, आइंडहोवन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कोबाल्ट और निकल से बने तीन परतों-एक फेरोमैग्नेटिक संदर्भ परत से युक्त एक लेखन प्रणाली तैयार की, जो मुक्त परत में मुक्त परत की मदद करता है या रोकता है। रोटरी स्विच, एक प्रवाहकीय तांबा (Cu) स्पेसर परत या गैप परत, और एक वैकल्पिक रूप से switchable Co / Gd मुक्त परत। मिश्रित परत की मोटाई 15 एनएम से कम है।
फेमटोसेकंड लेजर द्वारा उत्तेजित होने के बाद, संदर्भ परत को 1 से कम पिकोसेकंड में कम किया जाता है। संदर्भ परत में स्पिन के साथ जुड़े कुछ खोए हुए कोणीय गति को फिर इलेक्ट्रॉन द्वारा किए गए एक स्पिन वर्तमान में परिवर्तित किया जाता है। करेंट में स्पिंस उसी दिशा में होते हैं जैसे रेफरेंस लेयर में स्पिन्स होते हैं।
यह स्पिन करंट तब तांबे की स्पेसर परत (आकृति में सफेद तीर) के माध्यम से संदर्भ परत से मुक्त परत में चला जाता है, जहां यह मुक्त परत में स्पिन स्विचिंग को रोकने या रोकने में मदद कर सकता है। यह संदर्भ परत और मुक्त परत के सापेक्ष स्पिन दिशा पर निर्भर करता है।
लेजर ऊर्जा को बदलने से दो राज्य होंगे। सबसे पहले, एक सीमा के ऊपर, मुक्त परत में अंतिम स्पिन दिशा पूरी तरह से संदर्भ परत द्वारा निर्धारित की जाती है; दूसरी, एक उच्च सीमा के ऊपर, स्विचिंग देखी जाती है। शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि इन दो तंत्रों का उपयोग लेखन प्रक्रिया के दौरान इसकी प्रारंभिक अवस्था पर विचार किए बिना मुक्त परत के स्पिन राज्य को सटीक रूप से लिखने के लिए किया जा सकता है। यह खोज डेटा भंडारण उपकरणों के हमारे भविष्य के विस्तार के लिए एक महत्वपूर्ण विकास प्रदान करती है।