Магнитный бит перевернули за рекордное время
Физикам удалось создать магнитный бит, в котором направление собственного магнитного момента меняется с помощью импульса спин-поляризованного тока продолжительностью всего 6 пикосекунд. Ученые увидели столь быстрый процесс с временным разрешением меньше чем в пикосекунду и продемонстрировали его энергоэффективность: на переключение бита ушло лишь 50 пикоджоулей. В будущем подобные устройства могут стать основой для сверхбыстрой и энергоэффективной памяти, а использованные методы мониторинга столь быстрых спиновых процессов помогут лучше понять их динамику. Статья опубликована в журнале Nature Electronics.
Магнитная запись информации — все еще один из самых популярных способов хранения больших объемов данных, который еще недавно использовался в каждом компьютере с жестким диском. В последнем биты — это участки ферромагнетика, в которых ноль или единица соответствуют разным направлениям вектора намагниченности. Постепенно на смену магнитной памяти в виде HDD пришли более быстрые и надежные твердотельные накопители SSD, которые лишились магнитных битов и подвижных частей, перейдя на микросхемы памяти без магнитных носителей. Но это не значит, что потенциал магнитной записи исчерпан.
Сейчас особый интерес представляют так называемые спинтронные устройства, в которых магнитная запись информации реализуется с помощью воздействия на ферромагнетик спин-поляризованным током. Обусловлено это тем, что, на первый взгляд, максимальная скорость записи магнитной информации ограничена частотой ферромагнитного резонанса (с периодом порядка наносекунды). В реальности же, согласно уравнению Ландау — Лифшица — Гильберта, которое описывает переворот магнитного момента под действием внешнего магнитного поля, при воздействии на магнитный момент особо сильным полем можно добиться его более быстрого переворота. Именно это поле и в состоянии быстро генерировать спинтронные устройства за счет импульса тока, в котором спины всех участвующих в движении электронов сонаправлены.