Gli scienziati del Laboratorio nazionale dell'acceleratore SLAC del Dipartimento dell'energia hanno visto per la prima volta come gli atomi nelle nanoparticelle di ferro-platino, un materiale di nuova generazione per dispositivi di memorizzazione dei dati magnetici, rispondono in modo estremamente rapido a brevi lampi laser. La comprensione di questi movimenti fondamentali potrebbe potenzialmente portare a nuovi modi di manipolare e controllare tali dispositivi con la luce.

Combinando le istantanee di due "fotocamere" a risoluzione atomica ultraveloce leader a livello mondiale presso SLAC - il laser a raggi X Linac Coherent Light Source (LCLS) e un apparato per la diffrazione elettronica ultraveloce (UED) - il team ha dimostrato che i flash laser hanno smagnetizzato il ferro -particelle di platino in meno di un trilionesimo di secondo, facendo sì che gli atomi nel materiale si avvicinino in una direzione e si allontanino in un'altra.

I risultati forniscono anche la prima descrizione a livello atomico della deformazione meccanica, nota come magnetostrizione, che si verificano nei materiali magnetici quando la magnetizzazione viene modificata. Il fenomeno si manifesta in molti modi, compreso il ronzio elettrico dei trasformatori. Prima dello studio, pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , i ricercatori avevano ipotizzato che questi cambiamenti strutturali avvenissero in modo relativamente lento. Però, i nuovi dati suggeriscono che i processi ultraveloci potrebbero svolgere un ruolo importante.

"I precedenti modelli delle proprietà delle nanoparticelle di ferro-platino non consideravano questi moti atomici estremamente veloci e fondamentali, "dice Hermann Durr, il ricercatore principale dello studio dello Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES), che è gestito congiuntamente da SLAC e Stanford. "Anche se non comprendiamo ancora tutte le ramificazioni di questi processi, includerli nei nostri calcoli potrebbe aprire nuove strade per lo sviluppo di future tecnologie di archiviazione dei dati".

Superare i limiti dell'archiviazione magnetica dei dati

I dispositivi di memorizzazione magnetica sono ampiamente utilizzati per registrare le informazioni prodotte praticamente in tutte le aree del nostro mondo digitale, e si ritiene che rimangano soluzioni di archiviazione dati cruciali per il prossimo futuro. Di fronte a quantità sempre crescenti di volumi di dati globali, gli ingegneri hardware mirano a massimizzare la densità con cui questi supporti possono memorizzare le informazioni.

Però, le tecnologie attuali si stanno avvicinando ai loro limiti tecnici. I dischi rigidi di oggi, Per esempio, può raggiungere densità di archiviazione di diverse centinaia di miliardi di bit per pollice quadrato, e dispositivi futuri simili non dovrebbero superare molto di più di un trilione di bit per pollice quadrato. Sono necessari nuovi sviluppi per portare la memorizzazione dei dati magnetici a un livello superiore.

"Un approccio molto promettente che potrebbe portarci è la registrazione magnetica assistita dal calore nei dischi rigidi utilizzando grani di materiali di dimensioni nanometriche come il ferro-platino, "dice Eric Fullerton, direttore del Center for Memory and Recording Research presso l'Università della California, San Diego, e co-autore del nuovo studio. "Con questo metodo, le informazioni sono codificate con un laser nanofocused e un campo magnetico, o forse anche solo un laser, che commutano la magnetizzazione delle nanoparticelle. Queste unità di nuova generazione, che può avere densità di stoccaggio molto maggiori, sono già in fase di sperimentazione nell'industria e potrebbero presto diventare disponibili in commercio".