I ricercatori di A*STAR hanno creato un nuovo materiale promettente da sottili strati di ferro e cobalto che potrebbe consentire alle tecnologie di registrazione magnetica come i dischi rigidi di essere potenziate con le microonde.

Zhou Tiejun, Chung Hong Jing e i colleghi dell'A*STAR Data Storage Institute hanno messo a punto sia le proprietà magnetiche che la risposta alle microonde nei loro strati sottili, creando un materiale ideale per guidare un minuscolo generatore di microonde a potenza quantistica chiamato oscillatore di coppia di rotazione.

Il team aveva precedentemente studiato strati di cobalto e iridio e trovato una sorprendente irregolarità magnetica:il materiale preferiva fortemente avere il suo campo magnetico allineato in una particolare direzione, una proprietà nota come anisotropia magnetica. Con un attento allineamento del materiale, la sua anisotropia ne renderebbe più facile la magnetizzazione e la smagnetizzazione.

In questo nuovo lavoro, il team ha scoperto che unire il cobalto con il ferro, al posto dell'iridio, produceva un'anisotropia magnetica più forte e aveva prestazioni a microonde superiori.

Le microonde generate da un oscillatore di coppia di rotazione incorporato nella testina di lettura-scrittura di un disco rigido renderebbero la scrittura dei dati più efficiente dal punto di vista energetico, ha detto Chung.

"Le microonde abbassano efficacemente la barriera energetica per invertire la direzione dei domini magnetici, "dice Chun.

Il segnale a microonde aiuterebbe la commutazione della magnetizzazione necessaria per scrivere dati su un disco rigido impostando i campi magnetici degli atomi nel disco rigido che si intrecciano in cerchi, nello stesso modo in cui una trottola oscilla in cerchio, un effetto noto come precessione. Lo stack cobalto-iridio ha perso rapidamente l'energia delle microonde, come una trottola che gira su un tappeto spesso, un effetto noto come smorzamento. Però, nella catasta di ferro cobalto, lo smorzamento era molto più basso, come una trottola che gira su un pavimento duro e levigato.

La svolta è arrivata dal lavoro del team nell'ingegneria separata delle proprietà magnetiche e a microonde dello stack, disse Chung.

"Ci prendiamo molta cura per ottenere la qualità interfacciale desiderata degli strati. Il controllo a livello nanometrico è estremamente importante, " Egli ha detto.

Il team ha testato più di 30 combinazioni di materiali, prima esplorando l'effetto dello spessore dello strato, temperatura di ricottura e velocità e temperatura di sputtering. Finalmente, li hanno testati in una configurazione full stack, la conclusione di cobalto e ferro in strati uguali di 0,625 nanometri di spessore è stata ottimale.

Chung afferma che c'è ancora molto lavoro da fare per portare a compimento questa tecnologia.

"È difficile, a causa della complessità del design del materiale e delle sfide poste dall'integrazione dell'oscillatore della coppia di rotazione nella testina di lettura e scrittura magnetica."