Создан новый вид памяти, в 500 раз обгоняющий по скорости флэш-память

Физики из Университета Белостока (Польша) и Университета Радбуда (Голландия) разработали технологию памяти на основе записи магнитных состояний при помощи оптических импульсов. Эта память имеет по-настоящему колоссальную скорость – время чтения и записи составляет менее 20 пикосекунд (50 Гбит/сек), что превосходит современную флэш-память в 500 раз.

Одним из подходов к ускорению элементов памяти стал переход от магнитной (HDD) или электрической (Flash) записи к магнитооптической. Испытывая действие определенных лазерных импульсов, домены магнитных материалов могут изменять свою намагниченность, а коэрцитивные силы в магнетиках не позволяют этой намагниченности исчезнуть.

Но одновременно с этим материалы эффективно поглощают оптическое излучение и из-за этого нагреваются. Нагрев выше определенной температуры (точки Кюри) разрушает магнитное упорядочивание в материале, что в итоге приводит к потере записанной информации. С этими проблемами столкнулись физики, которые пытались создать подобную память на основе сплавов металлов.

Совсем недавно физиками был найден материал, в котором энергия, необходимая для переключения магнитного состояния, куда меньше, чем та, что требуется для нагрева до температуры Кюри (такая технология использовалась в так называемых микродисках – MD). Этот материал называется иттрий-железный гранат. В нем часть атомов железа заменена атомами кобальта, он является оптически прозрачным и не проводит электричество.

Для записи 1 бита информации участок этого материала облучался фемптосекундным лазерным импульсом определенной поляризации (вдоль одной из кристаллографических осей граната). При этом в ионах кобальта происходили электронные переходы, которые обеспечивали изменение намагниченности доменов граната. Ученые подсчитали, что количество тепла, которое рассеивается при перемагничивании бита размером 20×20×10 нанометров, равно 22 аттоджоулям.

Для сравнения, на запись/чтение одного бита в жестком диске уходит порядка 10-100 наноджоулей, что в миллиард раз больше. Время записи и чтения одного бита составило менее 20 пикосекунд, против 10 тысяч пикосекунд в технологии Flash-памяти.

Ученые говорят, что полученные ими результаты – не предел, и о возможности еще больше увеличить скорость переключения намагниченности. За этот параметр отвечают анизотропия свойств материала – их неоднородность в разных направлениях. Физики утверждают, что усилить анизотропию в гранатах можно за счет внешних электрических полей.

Таким образом, переключение магнитных состояний будет происходить лишь при одновременном включении электрического поля и облучении светом. При этом ожидается, что количество рассеянного тепла станет еще меньше, чем в предложенной версии.