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TarZの日記: 外部磁界を加えることなく、熱のみで超高速で記録可能なHDDができるかも 7

日記 by TarZ

 ハードディスクや磁気テープといった一般的な磁気記録では、メディア上の磁性材料に外部(磁気ヘッド)から磁界を加えて記録する。が、磁気ヘッドによる外部磁界なしで記録する道が拓けそうだ、という報告。

Scientists 'record' magnetic breakthrough
Nature Ultrafast heating as a sufficient stimulus for magnetization reversal in a ferrimagnet

 ピコ秒以下のレーザーパルスで瞬間的に高温にするだけでも磁化の向きを反転できるらしい。外部磁界の変調による従来のHDDの書き込みより圧倒的に高速で書き換えが行えること(現象としては毎秒テラバイト並の記録速度に相当)に加えて、消費電力も少なくて済む可能性があるようだ。
 原理はよく解らないが、Natureの要旨から読みとると、フェリ磁性体(ferrimagnet)の持つ性質をうまく制御できることを示した、というところか。

  • 読み込みは結局磁気ヘッド?

    最終的にはモータの回転速度だと…

    •  原理上は、光磁気ディスクのようにカー効果を使ってレーザーだけで読み出すようにすることも可能かもしれません。とはいえ、もしこの技術がHDDのようなデバイスに応用されるとなったら、おそらく読み出しには磁気ヘッドを使うことになるような気はします。

       いずれにしても、HDDのような構造で応用するとなると、やはりディスクの回転速度が制約になっちゃうのかなあ。

  • by isi (4853) on 2012年02月08日 13時23分 (#2095229) 日記

    奥方に40日40夜お灸を据えられ続けて今のTarZさんがる、と言う事ですね。

  • by parsley (5772) on 2012年02月08日 15時30分 (#2095298) 日記

    読み取りヘッドは必要なんですよね

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  • by phason (22006) on 2012年02月08日 15時45分 (#2095311) 日記

    うち,Nature Commun.が読めないんで推測しか出来ないんですが,N型フェリ磁性体を使えばいけそうな気がします.
    フェリ磁性体の多くはスピンの大きさの異なる二つのコンポーネントから出来ています.例えばS=5/2とS=1/2とか.で,これが例えば
    ↑5/2-↓1/2-↑5/2-↓1/2
    のように配列することでトータルでの磁気モーメントが発生します.

    N型のフェリ磁性体は,このスピンの副格子(5/2のスピンだけの部分集合や,1/2のスピンだけの部分集合)の秩序化速度(温度依存性)が二つの副格子で異なり,高温側で小さいスピン(上例で言えば1/2スピン)の副格子の方が早く秩序化します.このため,中程度の温度では,
    (向きが揺らぐ)5/2-↓1/2-(向きが揺らぐ)5/2-↓1/2
    というようになり,トータルでのスピンは下向きになります(磁化の向きが下).そしてさらに低温に行くと,
    ↑5/2-↓1/2-↑5/2-↓1/2
    と全体の秩序化が進み,トータルでのモーメントは上向きになります.
    このように,N型のフェリ磁性体では,温度を変えていくと途中で磁化の向きが反転します.

    そんなわけで,例えばこれをうまく使って,以下のようにすれば出来るかも.

    例1.上層に転移温度の低い強磁性体,下層にN型フェリ磁性体.上からレーザー加熱.
    加熱により強磁性層が常磁性に.加熱温度を制御することで,下層の磁化の向きを上下に好きなようにコントロールできる.この状態で上層が外気で素早く冷却されると,その時の下層の(過渡的な)磁化の向きに習って上層の磁化方向が変わる.

    例2. 下層に強磁性層(磁化の向き固定),上層にN型フェリ磁性体.加熱温度をうまくコントロールすることで,上層の保磁力を下げつつ,上層の磁化の向きを好きな方向に変えられる(N型フェリ磁性体の補償温度の上下で変える).その際の磁化が,下層の強磁性層の磁化の向き(不変)で固定される.その後一気に冷却が進み,その向きで固定される.

    • by TarZ (28055) on 2012年02月09日 12時43分 (#2095765) 日記

       なるほど、いくつかやり方は考えられるのですね。

       巨大磁気抵抗効果の発見からHDDヘッドへの応用が10年程度だったので、今回の報告についても10年といった単位ですぐに応用されるだろうかと一瞬期待したのですが、思い直しました。
       書き換え速度は速いようですが、記録密度のほうはレーザースポット径に依存しそうで、あんまり上げられないんじゃないかという予感がそこはかとなく。一次近似として光磁気ディスク(MO)と同等レベルの記録密度だと仮定すると、容量が重視されるHDD代替としては応用するにはちょっと難しいかもしれません。

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日々是ハック也 -- あるハードコアバイナリアン

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