Путь к сверхвысокой плотности хранения информации: физики России и Франции открыли новый материал BFPO

Его могут использовать в сверхпроводящей цифровой и квантовой электронике и для производства жестких дисков

Физики из Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ и нескольких университетов Франции открыли новый перспективный магнитный материал. Он называется BaFe2(PO4)2, более простое его наименование - BFPO.

Доменная структура BFPO при различных температурах и магнитном поле 0,5 тесла  <br> — Доменная структура BFPO при различных температурах и магнитном поле 0,5 тесла <br>
Источник изображения Small Methods

Как отмечается в журнале Small Methods, материал - путь к созданию энергонезависимой памяти для жестких дисков со сверхвысокой плотностью хранения информации.

Как работают свойства BFPO

Обычно биты информации на магнитных дисках сохраняются при помощи правильного намагничивания доменов - небольших участков на рабочей поверхности жесткого диска.

При его намагничивании меняют свое положение атомные спины в материале. Если они ориентированы только вверх, или только вниз, то получается ноль или единица - один бит информации.

При современных используемых материалах один домен равен одному биту. Но есть возможность увеличить число битов в домене.

Надо использовать для жесткого диска материал, при намагничивании которого атомные спины будут смотреть в разные стороны. Это так называемое промежуточное состояние. При этом спины в нем должны быть устойчивы к размагничиванию, чтобы данные в памяти диска не стирались.

Именно такими свойствами и обладают атомные спины у BFPO. Ученые выяснили, что материал в промежуточном состоянии стабилен даже при температуре ниже 15 кельвинов. По Цельсию - это заморозка на -258.15 градусов. При такой температуре происходит фазовый переход от мягкого магнита к супертвердому.

Чтобы размагнититься и потерять свои свойства хранения памяти, этому материалу потребуется очень большое магнитное поле — более 14 тесла.

Исследования BFPO

Работы проводили в России, используя методику криогенной магнитно-силовой микроскопии. Оборудование и технологии это позволили.

Василий Столяров, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ
Источник изображения МФТИ

Мы впервые продемонстрировали его [BFPO] доменную структуру и ее динамику при воздействии внешнего магнитного поля и температуры. Нужно отметить, что во Франции такого исследования провести не удалось. Но и нам пришлось серьезно потрудиться: исследованные кристаллы имеют микроскопические размеры, и для изучения приходилось их помещать на специально подготовленную подложку микроманипулятором. Также они являются изоляторами, что приводит к скоплению электрического заряда на их поверхности и дополнительному, для нас вредному, взаимодействию с кантилевером.

Директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров.

Столяров отметил, что BFPO «богат различными физическими свойствами». По его словам, материал может принести пользу в микроэлектронике.

Кроме того, возможны и применение BFPO в сверхпроводящей цифровой и квантовой электронике, где есть острая потребность в криогенной энергонезависимой памяти. Для этого сектора из нового материала можно производить жесткие диски со сверхвысокой плотностью хранения информации.