فناوری‌های ذخیره سازی داده‌ی مبتنی بر ضدمغناطیس، چندین مرتبه سریع‌تر و از نظر انرژی کارآمدتر از موارد فعلی خواهند بود. آن‌ها همچنین می‌توانند حجم بیشتری از داده‌ها را ذخیره و پردازش کنند. 

امواج مغناطیسی در آهنربا‌های مغناطیسی چگونه رفتار می‌کنند و چگونه پخش می‌شوند؟ “دیوار‌های دامنه” چه نقشی در این فرایند دارند؟ و این برای آینده ذخیره سازی داده‌ها چه معنایی می‌تواند داشته باشد؟ این سوالات تمرکز یک نشریه اخیر در مجله Physical Review Letters از یک تیم تحقیقاتی بین المللی به سرپرستی دکتر داوید بوسینی فیزیکدان دانشگاه کنستانز است. این تیم در مورد پدیده‌های مغناطیسی در محیط‌های ضد مغناطیسی، گزارش می‌دهد که می‌تواند توسط پالس‌های لیزری فوق سریع (femtosecond) ایجاد شود و توانایی بالقوه‌ای در مواد برای کاربرد‌های ذخیره سازی داده‌های کم مصرف و فوق سریع داشته باشد.

به گزارش فرادید؛ افزایش روزافزون استفاده از فناوری‌های کلان داده و خدمات داده مبتنی بر فضای ابری به این معنی است که تقاضای جهانی برای ذخیره داده‌ها و هچنین نیاز به پردازش سریعتر داده‌ها به طور مداوم در حال افزایش است. در عین حال، فناوری‌های موجود در حال حاضر قادر نخواهند بود تا ابد ادامه دهند. دکتر دیوید بوسینی، فیزیکدان از دانشگاه کنستانز و نویسنده اصلی این مطالعه می‌گوید: «برآورد‌ها نشان می‌دهد که تقاضای رو به رشد فقط می‌تواند برای مدت محدود حدود ۱۰ سال برآورده شود، اگر در این بین فناوری جدیدی برای ذخیره و پردازش داده‌ها ایجاد نشود.»

برای جلوگیری از وقوع یک بحران داده، تنها ساختن بیشتر و بیشتر مراکز داده که در سطح پیشرفته فعلی کار کنند، کافی نخواهد بود. فناوری‌های آینده نیز باید سریع‌تر و با صرفه جویی بیشتری در مصرف انرژی نسبت به ذخیره سازی داده‌های جمعی سنتی، بر اساس هارد دیسک‌های مغناطیسی باشد. یک دسته از مواد ضد مغناطیس، کاندیدای امیدوار کننده‌ای برای توسعه نسل بعدی فناوری اطلاعات است.

ساختار ضد مغناطیسیهمه ما با آهنربا‌های خانگی ساخته شده از آهن یا سایر مواد فرو مغناطیسی آشنا هستیم. این مواد دارای اتم‌هایی هستند که همه آن‌ها از جهت مغناطیسی در یک جهت قرار دارند – مانند سوزن‌های کوچک قطب نما – به طوری که یک قطبش مغناطیسی (مغناطش) رخ می‌دهد که بر محیط اطراف تأثیر می‌گذارد. در مقابل، آهنربا‌های ضد مغناطیسی دارای اتم‌هایی با گشتاور‌های مغناطیسی متناوب هستند که یکدیگر را خنثی می‌کنند؛ بنابراین آهنربا‌های مغناطیسی هیچ مغناطیسی خالص ندارند و بنابراین هیچ تأثیر مغناطیسی روی محیط اطراف ندارند.

با این حال، در داخل، این اجسام ضد فرومغناطیسی که به وفور در طبیعت یافت می‌شوند، به مناطق کوچکتر کوچکی به نام حوزه تقسیم می‌شوند، که در آن گشتاور‌های مغناطیسی متضاد در جهت‌های مختلف تراز می‌شوند. حوزه‌ها با مناطق انتقالی معروف به “دیوار‌های دامنه” از یکدیگر جدا می‌شوند.

دکتر بوسینی می‌گوید: «اگرچه این نواحی انتقالی در آهن ربا مغناطیسی بسیار شناخته شده هستند، اما تا کنون اطلاعات کمی در مورد تأثیر دیواره‌های دامنه بر خواص مغناطیسی آنتی فرومغناطیس ها-به ویژه در افزایش زمان بسیار کوتاه وجود دارد.»

در مقاله فعلی، محققان توضیح می‌دهند چه اتفاقی می‌افتد وقتی که آهنربا‌های مغناطیسی (به طور خاص: بلور‌های اکسید نیکل) در معرض پالس‌های لیزری فوق سریع (فمتوسکوم) قرار می‌گیرند. مقیاس فمتوسکوم آنقدر کوتاه است که حتی نور در این بازه زمانی فقط می‌تواند فاصله بسیار کمی را حرکت دهد. در یک چهارم میلیاردم ثانیه (یک فمتوزن ثانیه)، نور تنها ۰.۳ میکرومتر را می‌پیماید – معادل قطر یک باکتری کوچک.

تیم بین المللی محققان نشان داد که دیواره‌های دامنه نقش فعالی در خواص دینامیکی اکسید نیکل ضد مغناطیسی دارند. آزمایش‌ها نشان داد که امواج مغناطیسی با فرکانس‌های مختلف را می‌توان القاء، تقویت و حتی در حوزه‌های مختلف با یکدیگر متصل کرد -، اما فقط در حضور دیوار‌های حوزه.

بوسینی می‌گوید: «مشاهدات ما نشان می‌دهد که حضور همه جا دیوار‌های حوزه در ضد آهنربا‌ها می‌تواند به طور بالقوه برای استفاده از این مواد در ویژگی‌های جدید در مقیاس فوق سریع مورد استفاده قرار گیرد. »

گام‌های مهم در جهت ذخیره سازی کارآمدتر داده‌ها
 

توانایی جفت کردن امواج مغناطیسی مختلف در سراسر دیوار‌های حوزه، پتانسیل کنترل فعال انتشار امواج مغناطیسی در زمان و فضا و همچنین انتقال انرژی بین امواج فردی در مقیاس فمتوسکون را برجسته می‌کند. این یک پیش نیاز برای استفاده از این مواد برای ذخیره و پردازش سریع داده‌ها است.

چنین فناوری‌های ذخیره سازی داده‌های مبتنی بر ضد مغناطیسی چندین مرتبه سریع‌تر و از نظر انرژی کارآمدتر از موارد فعلی خواهند بود. آن‌ها همچنین می‌توانند حجم بیشتری از داده‌ها را ذخیره و پردازش کنند. از آنجا که مواد مغناطیسی خالص ندارند، همچنین در برابر خرابی و دستکاری خارجی آسیب پذیری کمتری خواهند داشت؛ بنابراین فناوری‌های آینده مبتنی بر آهنربا‌های مغناطیسی، تمام الزامات نسل بعدی فناوری ذخیره اطلاعات را برآورده می‌کند. بوسینی نتیجه می‌گیرد که آن‌ها همچنین می‌توانند با تقاضای روزافزون برای ذخیره سازی و پردازش داده‌ها همگام شوند.

منبع: scitechdaily.com