Skyrmiony mohou značně navýšit hustotu zápisu dat

Karel Javůrek  |  Technika

Magnetický záznam pro ukládání dat naráží na své fyzikální limity. Skyrmiony ale umožňují zvýšit hustotu ještě mnohem více.

I když se od pevných disků vše pomalu odklání do křemíkových čipů bez mechanických součástí, mají stále své místo na trhu. Díky levné výrobě a velmi nízké ceně za jeden gigabajt uložených dat jsou ideální pro ukládání dat, ke kterým není nutné přistupovat v extrémně krátké době, kterou se pyšní například flash čipy.

Samotný materiál na rotující plotně ale naráží na fyzikální limity. Magnetické částice jsou totiž už moc blízko a začínají se tak ovlivňovat. A protože jde o jejich natočení, je stále těžší odvrátit poškození základní informace reprezentující stav 0 nebo 1. Magnetické bity jsou kvůli miniaturizaci náchylné i na ovlivňování tepelnou fluktuací (superparamagnetismus).

Skyrmiony: teoretické částice pro reálné využití

Skyrmion je hypotetická subatomární částice podobná baryonům, která se díky své velikosti a vlastnostem dostala do hledáčku vědců z univerzity v Hamburgu.

Poprvé v historii se týmu v čele s profesorem Rolandem Wiesendangerem podařilo vytvořit a smazat několik jednotlivých skyrmionů, které měly speciální magnetický bodový tvar.

Ukázková struktura jednoho skyrmionu a jeho magnetické momenty s centrálním místem. Zdroj: Univerzita v Hamburgu
Ukázková struktura jednoho skyrmionu a jeho magnetické momenty s centrálním místem. Zdroj: Univerzita v Hamburgu

Jak můžete vidět na obrázku, skyrmiony je možné vytvořit a opětovně smazat, přičemž se mezi sebou neovlivňují jako magnetické bity u klasických pevných disků. Tato unikátní vlastnost může vést k rapidnímu zvýšení hustoty pro uložení bitů s magnetickou technologií.

360stupňová struktura na dvourozměrném povrchu může být vytvořena a zničena s velmi malou energií, což souvisí i s případnou budoucí spotřebou takových pevných disků.

Zatím je potřeba nízká teplota

I když se jedná o revoluční objev v této oblasti, který obchází problémy miniaturizace klasických magnetických bitů, vědci prozatím nemají vyhráno a čeká je ještě dlouhá cesta.

První manipulace s magnetickými skyrmiony byla provedena pomocí externího magnetického pole a na velmi tenké vrstvě palladia, železa a iridiového krystalu s tloušťkou dvou atomů.

Výsledné skyrmiony o velikosti několika jednotek nanometrů byly poté snímány řádkovacím tunelovým mikroskopem s polarizací spinu. Úspěšnost manipulace se pohybovala kolem 60 % a navíc při velmi nízkých teplotách, které u případných budoucích pevných disků nelze zaručit ani provozovat kvůli vysoké spotřebě a dalším problémům.

Skyrmiony je zatím možné vytvářet i mazat pomocí STM. Zdroj: Univerzita v Hamburgu
Skyrmiony je zatím možné vytvářet i mazat pomocí STM. Zdroj: Univerzita v Hamburgu

Přežije magnetická technologie?

Vědci mají v plánu na technologii i nadále pracovat a vyřešit nejen potřebu nízké teploty, ale samozřejmě i použitých materiálů, které musí být pro hromadnou výrobu levnější. Je nutné zapracovat i na efektivitě a přesnosti manipulace, i když s dnešními technologiemi lze podobné problémy vyřešit pomocí inteligentních algoritmů a množstvím redundantních bitů.

Zda se ale magnetická technologie udrží jako taková a postoupí i do takto miniaturních nanometrových velikostí, je složitou otázkou. Vše se odvíjí od výsledné ceny, protože ta jediná je nyní výhodou magnetické technologie obecně. Vzhledem k přechodu na křemíkové čipy flash u zařízení pro koncové uživatele, se ale oblast zájmu v tomto segmentu zmenšuje. Důležitým použitím ale mohou být datacentra, kde drtivá většina dat není potřeba v extrémně krátkém čase a hraje se především na cenu.

V budoucnu se tak místo malých pevných disků možná dočkáme třeba specializovaných a větších modelů, které budou určené pro nasazení v obřích serverech jako nejlevnější úložné médium.

Nejčtenější