05.07.2007

Un român demonstrează pentru prima oară inscripţionarea magnetică rapidă cu laser

Un român demonstrează pentru prima oară inscripţionarea magnetică rapidă cu laser
Foto: Impresie artistică a sistemului cu laser, ce scrie date pe un substrat magnetic, folosind cele două posibile polarizări circulare ale luminii. Credit: Daniel Stanciu
Românul Daniel Stanciu este parte a grupului de cercetatori de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda, şi autor principal al articolului care a demonstrat recent o nouă tehnologie de stocare magnetică a datelor bazată pe laser.


Categorie: Fizica
Autor: Cristian Presură



Această tehnologie face posibile viteze de transfer de date de 100 de ori mai mari ca cele existente, deşi densitatea de date este incă scazută, limitată de spotul laser. Tehnologia foloseşte interacţia directă dintre spinul fotonului (cuanta de lumină) şi spinii zonelor magnetice ale mediului de stocare. Grupul de la Universitatea din Nijmegen a reuşit pentru prima oară să arate practic că acest efect poate fi folosit la stocarea rapidă de date.

Cu citeva luni in urmă am asistat la ceremonia de decernare a premiului pentru cel mai bun fizician olandez al anului 2007, care a fost înmânat profesorului doctor Theo Rasing, de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda. Prezentarea domniei sale s-a concetrat in mod special asupra posibilitaţii de stocare a datelor pe substraturi magnetice, cu ajutorul laserilor. Ideea este veche, şi ea constă în orientarea domeniilor magnetice ale discului nu cu un cap magnetic, cum se face in mod obişnuit, ci cu un cap laser. Aceasta pentru ca fotonul (cuanta luminii) are tot două orientări ale spinului, ca si domeniile magnetice. Fiecare orientare a spinului fotonului este asociată cu una din cele doua posibile orientări ale luminii polarizate circular, in cazul clasic. Alegând o orientare sau alta a polarizării circulare (deci o direcţie a spinului fotonului), putem forţa orientarea momentelor magnetice ale domeniilor, şi deci putem scrie efectiv pe substratul magnetic biţi de date (0 sau 1).

Oarecum spre surpriderea mea, am constat că cele mai multe dintre rezultatele prezentate purtau numele unui român, Daniel Stanciu. Spun oarecum surprinzător, pentru că grupul de studenţi doctoranzi romăni in Europa de Vest, şi in particular in Olanda, este destul de mare. Rezultatele masuratorilor lui Daniel au fost intr-adevar impresionante, aşa că am stat de vorba dupa prezentare cu el in faţa posterului său, unde l-am găsit cu bunul său prieten şi coleg Lucian Jdira.

Ideea de bază a unui astfel de hard-disk optic este că un fascicul puternic de laser polarizat circular va orienta spinii domeniilor magnetice in concordanţă cu sensul polarizării circulare (deci cu spinul fotonului ales). Odata ce "plimbăm" capul de scriere laser de-a lungul domeniilor magnetice, spinii acestor domenii se vor orienta in funcţie de polarizarea circulară aleasă, şi deci putem scrie informaţie sub forma biţilor 1 şi 0. Ideea acestei interacţiuni este foarte veche, si vine de la Faraday de pe vremea cind el vroia sa arate că lumina interacţionează cu câmpul magnetic. Folosirea acestei interacţii la stocarea de date a fost şi ea propusă mai demult, numai că până acum nimeni nu a reuşit să optimizeze materialele magnetice si caracteristicile laserului, ca durata pulsului sau puterea optică. Daniel şi grupul sau a reuşit insă, experimental, şi dupa o buna intelegere a mecanismelor de interacţie ce au loc.

Ca şi material magnetic de stocare a datelor a fost alesă o combinaţie de gadoliniu, fier si cobalt, des folosită datorită interacţiei puternice ce există intre momentele magnetice şi lumină. Puterea optică a laserului (câţiva mJ/m2) a fost apoi atent aleasă in aşa fel incît laserul sa încălzească materialul magnetic puţin sub temperatura Curie. La această temperatură momentele magnetice ale domeniilor pot fi uşor inversate, pentru a scrie necesarii biţi 1 şi 0. Apoi pulsul laserului a fost ales cu o perioadă de 40 femtosecunde, suficient pentru a reorienta momentele magnetice ale domeniilor in direcţia dorită. Cum de lumina polarizată circular reuşeşte sa reorienteze spinul nu este incă complet clar, caci un simplu model de absorbtie pare că nu este suficient. Cert este că, experimental, aşa cum a arătat Daniel, momentele magnetice ale domeniilor se reorientează dupa direcţia spinului fotonului (deci după orientarea polarizării circulare a luminii).

Pentru a fi sigur că pulsul foarte scurt de 40 femtoseconde este suficient să reorienteze momentele magnetice, Daniel a "plimbat" laserul pulsat cu o viteză de 50mm/s deasupra materialului magnetic, şi a observat că, într-adevăr, fiecare puls reorientează momentele magnetice. Valoarea timpului efectiv in care această orientare are loc nu este incă clar, pentru că reorientarea poate avea loc şi dupa ce pulsul a trecut, dar timpul de reorientare este cert sub o nanosecundă. Desigur insă ca pentru aplicaţiile practice acest lucru este mai puţin important, deoarece va exista un singur cap de citire optic.

O problemă mai serioasă este insă capacitatea limitată de stocare a datelor a sistemului prezent. Aceasta deoarece spotul laser are o marime cam de câţiva micrometri, şi deci fiecare bit ar avea atunci tot cam câţiva micrometri. In acest fel capacitatea de stocare va fi comparabilă cu cea din alte sisteme optice, ca CD-urile sau DVD-urile, dar mult mai scăzută decit cea a harddisk-urilor magnetice. Daniel Stanciu este insă optimist căci, după părerea lui, dimensiunea efectivă a biţilor se poate reduce la 100 nanometri, folosind de exemplu spoturi suprapuse, ca în imaginea de mai sus.

In final l-am intrebat pe Daniel dacă ştie unde se va duce după ce termină doctoratul. Deşi se pare ca are o ofertă atractivă de la o companie americană de harddisk-uri, el preferă sa rămână momentan in Europa de Vest. Să-l felicităm deci, şi să-i uram alte succese şi pe viitor!

Sursa originală: ScienceNow şi preprintul articolului lui Daniel. Ştire prelucrată de www.stiinta.info.

[www.stiinta.info]

Comentarii

Adauga un comentariu

Adauga un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Introdu codul:
Numele dumneavoastra:
Comentariu. Atentie, salveaza textul inainte de a-l trimite, ca o precautiune... Poti selecta tot comentariul cu CTRL-A si copia cu CTRL-C: