Разработана технология «записи и стирания» магнитов при помощи импульсов лазерного света

Создание магнитной области

Ученые из исследовательского центра HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), Германия, работая совместно с коллегами из Америки, разработали способ, позволяющий создавать или разрушать магнитные области в определенном сплаве при помощи луча лазерного света. Обратимость данного процесса открывает широкие возможности для использования этого в технологиях обработки материалов, оптических технологиях и технологиях хранения информации.

Ученые из HZDR уже некоторое время занимались изучением различных видов сплавов железа и алюминия. Они выяснили, что изменения атомарной структуры некоторых опытных образцов таких сплавов приводило к кардинальным изменениям магнитных свойств материала. «Наш сплав имеет строго заданную сложную структуру. В его объеме слои атомов железа чередуются со слоями атомов алюминия» — рассказывает Рэнтедж Бали (Rantej Bali), физик из HZDR, — «Когда лазерный свет воздействует на такой материал, атомы железа сближаются друг с другом и в этом месте материал начинает вести себя, как магнит».

В своих исследованиях ученые использовали сильно фокусированный луч лазера, вырабатывающий импульсы света, длительностью 100 фемтосекунд. Первый импульс приводил к появлению в сплаве области, обладающей ферромагнитными свойствами. Второй импульс, имеющий меньшую интенсивность, но такую же длительность, разрушал магнитную область, созданную первым импульсом. Однако, импульс меньшей интенсивности «стирал» магнит лишь наполовину, т.е. в этом участке материала оставалась половина от уровня начальной намагниченности. Поэтому для полного стирания магнитной области потребовалась целая серия импульсов низкой интенсивности.

Данные эксперименты и наблюдения были проведены при помощи синхротрона Bessy II, вырабатывающего импульсы мягкого рентгеновского излучения, за счет которых работал микроскоп, способный проникать в толщину материала и изучать магнитные свойства исследуемых образцов.

Если немецкие физики были ответственны за проведение экспериментальной части исследований, то ученые из университета Вирджинии, США, разработали теоретическую базу и построили необходимые математические модели. Эти модели показали, что в среде сплава под воздействием лазерного света происходят весьма удивительные явления. Первый сверхкороткий лазерный импульс нагревает и расплавляет участок материала. Когда сплав охлаждается, он проходит через состояние так называемой «переохлажденной жидкости», т.е. он находится еще в жидком состоянии при температуре ниже точки плавления материала. Атомы в этой жидкости перемещаются случайным образом и, когда материал затвердевает через несколько наносекунд, атомы железа так и остаются в случайных положениях, что придает материалу магнитные свойства.

Второй, более слабый, импульс лазерного света заставляет атомы занять определенное положение в виде упорядоченной кристаллической решетки. При этом, энергии лазерного света достаточно для того, чтобы атомы успели не только упорядочиться, но и обратно разделиться на слои атомов железа и алюминия.

В дальнейших экспериментах ученые планируют исследовать сплавы других материалов, попытаться использовать другие комбинации лучей лазерного света, которые позволят создавать магнитные области больших площадей с более четко выраженными границами.

Share Button

Материалы по теме:

Разработан новый способ охлаждения квантовых устройств, основанный на использовании явления интерференции
Самые важные узлы квантовых вычислительных систем, квантовые биты, кубиты, невероятно чувствительны к тепловым помехами, что для нормальной работы они должны быть охлаждены до температуры, ...
Найден уникальный материал-изолятор, являющийся проводником на его гранях
Ученые-физики из университета Цюриха обнаружили материал, относящийся к новому классу топологических изоляторов высшего порядка. Грани кристаллических твердых тел из этих материалов проводят электрический ток ...
Новый электронный микроскоп обеспечивает представление квантового мира с самой высокой на сегодняшний день детализацией
Просвечивающие электронные микроскопы уже давно используются учеными для исследований структур вирусов, изучения частей живых клеток, таких, как рибосомы и митохондрии, и многого другого. При ...
Ученые превратили электронный микроскоп в самый маленький термометр на сегодняшний день
Разработчики всевозможных наноустройств и микроэлектромеханических систем очень часто сталкиваются с проблемой перегрева крошечных деталей, что приводит к потере работоспособности создаваемых ими устройств. К сожалению, ...
Ученые определили, что звуковые волны имеют отрицательную массу и являются источником отрицательной гравитации
С точки зрения классической физики, известной нам еще со времен школьной скамьи, звуковые волны не являются носителем массы. Они лишь переносят импульс энергии, которая ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика