Utilizzando la radiazione di sincrotrone presso SPring-8, una struttura di radiazione di sincrotrone su larga scala, l'Università di Tohoku, Toshiba Corporation, e il Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) hanno ripreso con successo per la prima volta le dinamiche di magnetizzazione di una testina di scrittura di un disco rigido (HDD), con una precisione di un decimiliardesimo di secondo. Il metodo consente un'analisi precisa delle operazioni della testina di scrittura, accelerando lo sviluppo delle testine di scrittura di nuova generazione e aumentando ulteriormente la capacità dell'HDD. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati nel Rivista di fisica applicata il 6 ottobre e presentato alla 44a Conferenza Annuale sulla Magnetica in Giappone, il 14 dicembre.

International Data Corporation prevede un aumento di cinque volte del volume di dati generati in tutto il mondo nei sette anni tra il 2018 e il 2025. Gli HDD continuano a fungere da dispositivi di archiviazione dati primari in uso, e nel 2020 la capacità totale annuale degli HDD spediti dovrebbe superare uno zettabyte (10 ²¹ byte), con vendite che raggiungono i 20 miliardi di dollari. Garantire ulteriori aumenti della capacità dell'HDD e velocità di trasferimento dati più elevate con i design della testina di scrittura logica richiede una comprensione completa e accurata delle operazioni della testina di scrittura.

Ci sono, però, alte barriere per raggiungere questo obiettivo:le testine di scrittura attuali hanno una struttura molto fine, con dimensioni inferiori a 100 nanometri. L'inversione della magnetizzazione avviene in meno di un nanosecondo, rendendo difficili le osservazioni sperimentali della dinamica della testina di scrittura. Anziché, l'analisi della testina di scrittura è stata condotta mediante simulazioni della dinamica di magnetizzazione, o indirettamente, valutando le prestazioni di scrittura sul supporto di registrazione magnetico. Entrambi gli approcci hanno i loro svantaggi, ed è evidente la richiesta di un nuovo metodo in grado di catturare con precisione la dinamica di una testina di scrittura. Università di Tohoku, Toshiba, e JASRI hanno utilizzato il microscopio a dicroismo circolare magnetico a raggi X a scansione morbida installato sulla linea di luce BL25SU a SPring-8 per sviluppare una nuova tecnologia di analisi per le testine di scrittura HDD.

La nuova tecnologia realizza misurazioni risolte nel tempo attraverso il controllo di temporizzazione sincronizzato, in cui una testina di scrittura viene azionata ad un intervallo di un decimo del ciclo degli impulsi periodici di raggi X generati dall'anello di memoria SPring-8. Contemporaneamente, raggi X focalizzati scansionano la superficie media di una testina di scrittura, e il dicroismo circolare magnetico immagini i cambiamenti temporali nella magnetizzazione. Ciò raggiunge una risoluzione temporale di 50 picosecondi e una risoluzione spaziale di 100 nanometri, consentendo analisi delle strutture fini e operazioni veloci della testina di scrittura.

Questo metodo ha il potenziale per ottenere risoluzioni ancora più elevate migliorando l'ottica di messa a fuoco per i raggi X. Il team di sviluppo ha utilizzato la nuova tecnologia per ottenere l'evoluzione temporale delle immagini di magnetizzazione durante l'inversione della testina di scrittura. L'imaging ha rivelato che l'inversione della magnetizzazione del polo principale viene completata entro un nanosecondo e che i modelli spaziali della magnetizzazione appaiono nell'area dello scudo in risposta all'inversione del polo principale. Nessuna ricerca precedente sulle operazioni della testina di scrittura ha raggiunto risoluzioni spaziali e temporali così elevate, e l'uso di questo approccio dovrebbe supportare analisi ad alta precisione delle operazioni della testina di scrittura, contribuendo allo sviluppo delle testine di scrittura di nuova generazione e agli ulteriori miglioramenti nelle prestazioni dell'HDD.

Toshiba sta attualmente sviluppando tecnologie di registrazione magnetica assistita da energia per HDD di nuova generazione e mira ad applicare il metodo di analisi sviluppato e le conoscenze ottenute sulle operazioni della testina di scrittura allo sviluppo di una testina di scrittura per la registrazione magnetica assistita dall'energia.