Наномагниты для будущего хранения данных

12 июля 2017 г., 14:43

Новый метод осаждения отдельных намагничиваемых атомов на поверхность может быть особенно интересен для разработки новых миниатюрных устройств хранения данных.

Идея является интригующей: если для одного бита данных (в случае двоичной цифровой технологии) необходим только один атом или небольшая молекула, массивные объемы данных могут храниться в минимальном объеме пространства. Это теоретически возможно, потому что некоторые атомы могут намагничиваться только в одном из двух возможных направлений: спин вверх и спин вниз. Затем информация может быть сохранена и считана как последовательность направлений намагничивания молекул.

Однако еще предстоит преодолеть несколько препятствий, прежде чем хранение данных на одномолекулярных магнитах станет реальностью. Нахождение молекул, которые могут хранить магнитную информацию постоянно, а не просто мимолетно, является проблемой, и еще сложнее организовать эти молекулы на твердой поверхности для создания носителей хранения данных. Для решения этой проблемы международная команда исследователей, возглавляемая химиками из ETH, Цюрих, разработала новый метод, который предлагает ряд преимуществ по сравнению с другими подходами.

Кристоф Копере (Christophe Copéret), профессор Лаборатории неорганической химии в ETH, и его команда разработали молекулу с атомом диспрозия в ее центре (диспрозий представляет собой металл, относящийся к редкоземельным элементам). Этот атом окружен молекулярным каркасом, который служит в качестве носителя. Ученые также разработали метод осаждения таких молекул на поверхности наночастиц кремнезема и сплавления их путем отжига при 400 градусах Цельсия. Молекулярная структура, используемая в качестве носителя, распадается в процессе, давая наночастицы с атомами диспрозия, хорошо диспергированными на их поверхности. Ученые показали, что эти атомы могут быть намагничены и поддерживать свое магнитное состояние.

Процесс намагничивания в настоящее время работает всего около -270 градусов Цельсия (вблизи абсолютного нуля), и намагниченность может поддерживаться на протяжении полутора минут. Поэтому ученые ищут методы, которые позволят стабилизировать намагниченность при более высоких температурах и в течение более длительных отрезков времени. Они также ищут способы сплавить атомы на плоскую поверхность, а не на наночастицы.

Одним из преимуществ нового метода является его простота. «Наночастицы, связанные с диспрозием, могут быть изготовлены в любой химической лаборатории. Чистая комната и сложное оборудование не требуется», - говорит Флориан Аллуш (Florian Allouche), докторант группы проф. Копере. Кроме того, намагничиваемые наночастицы можно хранить при комнатной температуре и повторно использовать.

Другие методы включают прямое осаждение отдельных атомов на поверхность, однако полученные материалы устойчивы только при очень низких температурах, главным образом, благодаря агломерации этих отдельных атомов. Альтернативно, молекулы с идеальными магнитными свойствами могут осаждаться на поверхность, но эта иммобилизация часто отрицательно влияет на структуру и магнитные свойства конечного объекта.

Наномагниты для будущего хранения данных