Bardzo szybki dostęp, i to na zimno, prosto z Białegostoku

Poszukiwanie nowych sposobów przechowywania informacji jest nie tylko ciekawe poznawczo, ale może mieć konkretne zastosowanie praktyczne. Z tego ostatniego punktu widzenia pożądane są rozwiązania o dużym stopniu niezawodności, szybkie, o dużym stopniu upakowania informacji oraz zużywające jak najmniej energii. W ostatnim kryterium chodzi nie tylko o oszczędność, lecz także o problemy z chłodzeniem.

Ostatnio ukazała się praca [1], w której zademonstrowano rozwiązanie spełniające trzy z tych czterech warunków, z realnymi możliwościami spełnienia również czwartego (upakowania). Wykorzystuje ono pojedynczy femtosekundowy impuls laserowy do zapisu lub odczytu bitu w przezroczystej warstwie ferromagnetycznego dielektryka. Zmiana polaryzacji liniowej impulsu pozwala przełączyć oś magnetyzacji, zapisując w ten sposób bit informacji powtarzalnie, trwale i odwracalnie. Próby wykorzystywania światła do modyfikacji magnetycznej orientacji ferromagnetyków trwają od wielu lat. Interakcja światła z metalem zawsze prowadzi jednak do silnego grzania. Metale są nieprzezroczyste, bo wolne elektrony tylko czekają, żeby każde światło pochłonąć. Kluczowe okazało się użycie zamiast metalu dielektryka, w którym można zmienić orientację za pomocą światła bez znaczącego podgrzewania próbki. Zwykłe dielektryki nie wykazują jednak silnych własności magnetycznych. Trzeba je w nie wzbogacić.

Użytym materiałem była cienka warstwa itrowo-żelazowego granatu domieszkowanego jonami kobaltu. Właśnie jony kobaltu w tym granacie są odpowiedzialne za silne sprzężenie momentu magnetycznego elektronu z momentem pędu jego ruchu orbitalnego, tzw. sprzężenie spinowo-orbitalne. Światło liniowo spolaryzowane może skutecznie zmienić ruch orbitalny elektronów w jonach, tym samym zmieniając kierunek momentu magnetycznego. Zjawiskiem odpowiedzialnym za te zmiany jest tak zwany efekt fotomagnetyczny, obecność którego w warstwach granatów już w temperaturze pokojowej zademonstrowano $[2]$ w Zakładzie Fizyki Magnetyków Uniwersytetu w Białymstoku.[3]

Uzyskano metodę, która pozwala na niezwykle szybką manipulację orientacją magnetyczną. Przełączenie następuje w około 20 pikosekund. To trzy rzędy wielkości szybciej niż w najlepszych z obecnie stosowanych pamięci RAM. Natomiast straty energii związane z rozpraszaniem ciepła są nawet cztery rzędy wielkości mniejsze niż w obecnie stosowanych rozwiązaniach. Przezroczystość warstwy pozwala myśleć o istotnym zwiększeniu nierewelacyjnego na razie upakowania poprzez wykorzystanie wielowarstwowości. Droga do komercyjnego wykorzystania pomysłu jest jednak jeszcze dość długa i wyboista. Miejmy nadzieję, że istotny wkład białostockiego zespołu współpracującego z grupą z Holandii przełoży się na sukces technologiczny, a może i na komercyjny, kto wie.