Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven hebben een techniek bedacht waarmee het mogelijk is om met licht magnetisch geheugen te schrijven. Licht is energiezuiniger en sneller om informatie mee te versturen dan andere methodes, maar het opslaan van de informatie is lastig. Met deze licht-magnetische-opslagmethode hopen de onderzoekers een brug te slaan tussen informatieoverdracht via licht en magnetische gegevensopslag.
Het Eindhovense onderzoek verscheen in Nature Communications. In jargon heet het toegepaste systeem ‘all-optical switching’ of aos en de methode is al zo’n tien jaar bekend, maar nooit bruikbaar geworden. Bij de aos-methode wordt de richting van het magnetisch veld van magnetische materialen met behulp van korte laserpulsen omgedraaid. Dit gaat dan om laserpulsen van een femtoseconde.
Tot nu toe had aos meerdere laserpulsen nodig om de magnetisatie om te laten keren, waardoor het nuttige effect van energiezuinigheid en snelheid teniet gedaan werd.
Door synthetische ferrimagneten te gebruiken, wisten de onderzoekers wel met een enkele femtoseconde durende laserpuls het magnetisch veld om te draaien. Als de methode van de onderzoekers daadwerkelijk goed op te schalen is, zou het een interessante nieuwe weg kunnen zijn met betrekking tot gegevensopslag in fotonische chips.
Bij harde schijven die gebruik maken van magnetische opslag, bepaalt de magnetisatie of er een nul of een één uitgelezen wordt. Met behulp van een magnetisch veld is het betreffende bit aan te passen. Zo’n magnetisch veld is relatief energie-onzuinig, tenzij je optisch kunt schakelen
Optisch schakelen is tussen de honderd en duizend keer sneller dan wat met huidige technieken mogelijk is. Ook is het niet nodig om ‘energieverslindende’ elektronica te gebruiken voor het behouden van optische informatie omdat de optische informatie magnetisch wordt opgeslagen.
Uitvoering
Om het optisch schakelen mogelijk te maken, gebruikten de onderzoekers zogenaamd ‘racetrackgeheugen’, dat is een magnetische draad waar met behulp van een elektrische stroom de magnetische bits doorheen worden getransporteerd. Een korte laserpuls schrijft de informatie en de stroom transporteert de magnetische bits een stap verder, waarna een nieuwe bit opgeslagen kan worden. De experimenten in dit onderzoek zijn gedaan met relatief grote laser-spot van 20 µm, maar dat zou volgens de onderzoekers verkleind moeten kunnen worden kleiner dan 40 nm.
In dit onderzoek ging het alleen om het opslaan van de informatie met licht en niet om het uitlezen daarvan. Samen met het verkleinen tot nanoschaal om op fotonische chips te passen, is het uitlezen een van de volgende stappen waaraan gewerkt moet worden.
