Szupergyors mágneskapcsoló<br/>

Az IBM kutatói által kifejlesztett új technikával, melynek lényege, hogy az atomcsoportok átfordításának sebességét ultrarövid lézerimpulzusok segítségével az eddigi csúcsérték tízszeresére növelik, az információ kezelésének sebessége is legalább megtízszerezhető.

A számítógép leglassúbb része a merevlemez-meghajtó: ezért is kell mindig több-kevesebb ideig várni, amíg bekapcsoláskor a rendszer "feláll". Az adatok bevitele, illetőleg kiolvasása számos lépésből áll. Úgy tűnt, hogy ezek közül az információnak mágnesesen rendezett atomcsoportokká való átalakításának sebessége már elérte legfelső határát. Most az IBM kutatói az atomcsoportok átfordításának sebességét ultrarövid lézerimpulzusok segítségével az eddigi csúcsérték tízszeresére növelték, s ezáltal egy ilyen művelet elvégzéséhez szükséges idő alig 100 pikoszekundumra (10-10 másodpercre) csökkent. A módszer lehetőséget teremt ultrasebességű adattároló-eszközök kifejlesztésére. (A képhez: Ici-pici bitek: a mágneses térerősség mikroszkóppal készült felvételen a mágneslemezre különféle sűrűségben rögzített adatsorok láthatók. A jobb szélső, legsűrűbb adatsor 5 négyzetcentiméteren 10 milliárd bitet tartalmaz.)
A lemezmeghajtó a 0 vagy az 1 értékek "beírásakor" a lemez egy kis felületelemén alkalmazott mágneses tér segítségével a térerősség irányával párhuzamos irányba fordítja, vagy érintetlenül hagyja az ott levő atomi "rúdmágneseket" (az ottani atomok mágneses nyomatékát). Hagyományos elektronikával a térerősség átfordításához szükséges idő csak egy bizonyos határig csökkenthető, de maguknak az atomi mágneseknek az átfordulásához elvileg ennél rövidebb idő is elegendő lenne. A Brown Egyetem kutatói, és az IBM Almaden Kutatóközpontjának munkatársai Arto Nurmikko vezetésével arra a kérdésre keresték a választ, vajon meddig csökkenthető az atomi mágnesek átfordításához szükséges idő.
Kísérletükhöz először egy többrétegű "szendvicsszerkezetet" készítettek, amelyben antiferromágneses (NiO) és ferromágneses (NiFe) rétegek váltogatták egymást. Az antiferromágneses NiO-rétegben levő atomok mágneses momentuma egy irányba, de a szomszédos NiO-rétegekével ellentétes irányba igyekszik beállni. A ferromágneses rétegekben valamennyi atom egy külső mágneses térhez igazodik. Ezt a szendvicsszerkezetet úgy méretezték, hogy az utolsó NiO-réteg mágneses tere elég erős legyen ahhoz, hogy valamennyi ferromágneses rétegben önmagával párhuzamos irányba állítsa az atomi mágneseket. Vagyis az alig néhány atomnyi vastagságú utolsó NiO-réteg egyfajta "beépített" mágneses térként hat a NiFe rétegekre.
A kutatók a mintára kilőtt szubpikoszekundumos lézerimpulzussal megszakították a kétféle anyag közti csatolást, s az ennek következtében a ferromágnesben felszabaduló momentumokat külső mágneses térrel átfordították. A gyors átfordulást egy gyenge lézerimpulzussal ellenőrizték, amelynek polarizációja az atomi mágnesek terének hatására kissé elfordult. Így sikerült meghatározniuk, hogy a teljes átfordulás mindösze 100 pikoszekundum alatt végbement, miközben a hagyományos lemezmeghajtókban ehhez több mint egy nanoszekundum (10-9 másodperc) szükséges.
Az úgynevezett "magneto-optikai" lemezmeghajtók szintén lézerimpulzusokat használnak az adatok beírására, de ennek során a fény előbb az atomok "memóriáját" törli hőhatása révén, a ezt követően a mágneses tér újra rendezi őket. Ez a folyamat még a hagyományos lemezmeghajtóknál is lassúbbá teszi a magneto-optikai meghajtókat, amelyeknek egyébként sok más előnyük van, például jóval nagyobb az adattárolási kapacitásuk.
Az eredmény gyakorlati alkalmazása valószínűleg még messze van. Maga az eljárás viszont máris új eszközként alkalmazható az alapkutatásban, ahol segítségével akár több ezer atom mágneses momentumának gyors, összehangolt, egyidejű átfordulása, s az ezt meghatározó alapvető fizikai összefüggések tanulmányozhatók. Erre az eddig használatos módszerek nem adtak lehetőséget.

(ÉT)