В 2006 году доктор Даниэль Стэнсю и доктор Фредерик Ханстин изобрели способ изменения полярности магнита при помощи света. Поразительным был тот факт, что для изменения полярности магнита требовался очень короткий лазерный импульс - всего около 40 фемтосекунд. В 2006 году такое считалось абсолютно невозможным.
Конструкция устройства для магнито-оптики
В то время изменение полярности магнита с помощью лазера считалось невозможным, и даже после демонстрации этого явления наука была неспособна объяснить его природу. С тех пор несколько групп физиков работали над созданием теоретической основы проведенных инновационных исследований, и получили определенные результаты в объяснении данного феномена, который получил название "чистооптическая инверсия намагниченности".
Схематичный чертеж
экспериментального прибора для накачки с разрешением во
времени,
используемого для изучения ультра-быстрой динамики намагничивания
В начале 1950-х годов физик Колумбийского университета Чарльз Таунз проводил исследования физики спектроскопии и микроволн. Таунз в результате работы пришел к концепции мазера. Мазер, излучающий когерентные электромагнитные волны в микроволновом диапазоне при помощи вынужденного излучения, являлся новаторской идеей, и в то время многие ученые даже в теории не допускали существования таких устройств, не говоря уже о реальной возможности их создания.
История Стенсю очень похожа на историю с мазером. Чистооптическая инверсия намагниченности тоже признавалась невозможной до тех пор, пока не была продемонстрирована в лаборатории. Физикам было необходимо определенное подтверждение, прежде чем они приняли эту идею во внимание, но как только она получила одобрение научного сообщества, для нее сразу стали появляться практические применения.
В случае оптической инверсии намагниченности, одним из самых очевидных применений является сверхбыстрый магнитный накопитель информации. Этот вид магнито-оптического гибрида может быть потенциально в тысячи раз быстрее существующих магнитных устройств хранения данных, а также отменит необходимость вращения дисков, применявшуюся в каждом винчестере. Такое изменение значительно увеличит надежность магнитных накопителей, которые сегодня часто перестают работать из-за механических повреждений.
В своем интервью в 2007 году Стенсю рассказал о проблемах, стоящих на пути развития этой новой технологии ио ее преимуществах. По его словам, две главные проблемы, связанные с практическим применением этой технологии, следующие:
1. Как интегрировать фемтосекундный лазер (большое и очень дорогое устройство) в маленький и недорогой формат существующих жестких дисков?
2. Как достичь высокой плотности хранения данных? Применение света для переключения определенной области привода требует фокусировки света на субмикронном уровне вместе с необходимостью обеспечивать круговую поляризацию луча света. Дело в том, что для переключения магнита нужно изменить поляризацию луча. В 2007 году плазмонные антенны (устройства, обеспечивающие фокусировку света на участке сильно меньше длины волны - до 50 нанометров) уже были изобретены, но при фокусировке через плазмонную антенну теряется поляризация.
И наконец, в 2008 году обе преграды были преодолены:
1. Во время работы в компании Seagate в 2007 году Стенсю изучал возможность переключения магнитов при применении пикосекундных импульсов вместо фемтосекундных. Так как пикосекундные лазеры значительно дешевле фемтосекундных и имеют довольно малые размеры для применения в реальных устройствах хранения данных, их использование было признано подходящим решением. Стенсю и команда успешно протестировали эту идею и доказали ее пригодность для использования.
2. Второе препятствие было преодолено группой исследователей под руководством Томаса Эббесена во Франции. Они успешно построили плазмонные антенны в виде четверть-волновой пластины и добились фокусировки света с круговой поляризацией.
Хотя оба главных препятствия были преодолены, Стенсю полагает, что понадобится еще как минимум пять лет, прежде чем мы сможем использовать серийно выпускаемые гибридные лазерные накопители. Даже с применением доступных на сегодня пикосекундных лазеров такие гибридные устройства смогут достичь рекордной скорости в 1 Терабит/сек. Для сравнения, самые скоростные современные винчестеры имеют скорость передачи данных около 1 Гбита в секунду, а твердотельные флэшки - около 2-3 Гбит/сек. В более далеком будущем приводы, основанные на фемтосекундных лазерах, могут достичь скорости в 100 Тбит/сек и даже выше.
|
