Разработан метод хранения информации на наноразмерных носителях
Физики из Института наукоемких технологий и передовых материалов Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали метод получения из никеля «наномедуз» — магнитных наноструктур необычной формы, которые можно использовать для создания компактных хранилищ данных. Информация на них записывается дорожками — по аналогии с аудио- и видеокассетами, но в миллион раз меньше.
В основе технологии лежит создание двухслойных пористых шаблонов из оксида алюминия, получаемых методом анодирования — электрохимического процесса роста оксидной пленки на поверхности металла. Однослойные матрицы оксида алюминия со сквозными порами обычно используются как микрофильтры или шаблоны для задания формы выращиваемых внутри них нанообъектов — нанопроволок, нанотрубок и нанопружин. Двухслойные же шаблоны, предложенные сотрудниками ДВФУ, позволяют комбинировать в одной пластине поры различного диаметра, что открывает новые пути для их использования.
В частности, двухслойные пористые оксидные матрицы можно использовать для создания «наномедуз» — нанопроволок, состоящих из «головы» и «растущих» из нее 3-7 «ножек» меньшего диаметра. Для их получения физики использовали метод электроосаждения, позволяющий восстанавливать металлы под действием электрического тока внутри пор двухслойного шаблона, придающего им нужную форму. Такая самосборка позволяет получать миллиарды наноструктур нужной формы за считанные минуты.
В качестве материала для получения «наномедуз» исследователи использовали никель. Никель — магнитный материал, и его магнитные свойства в большой степени зависят от формы нанообъекта, что может приводить к необычным эффектам. В «наномедузах» ученые наблюдали целый ряд редких и ранее неисследованных феноменов, таких как несимметричное распределение полей рассеивания и образование магнитных «штопоров». Полученные данные подвели ученых к мысли о возможности использования никелевых «наномедуз» в качестве носителей информации.
Процесс записи на такие носители схож с процессом, который использовался для записи информации на аудио- и видеокассеты. В этих, уже ставших архаичными, устройствах, различные области магнитной ленты намагничивались записывающей головкой. При механическом прокручивании ленты магнитный сенсор считывал направление намагниченности в доменах и интерпретировал как ноль или единица, что позволяло представлять последовательность этих областей в форме видео- и аудиосигнала.
Разработчики использовали магнитные наноструктуры в качестве очень маленьких дорожек, на которые записывается информация. При этом никакого механического движения нанообъекта не подразумевается — как показали исследования магнитные домены можно двигать электрическим током с гораздо большей скоростью чем максимально возможная скорость движения магнитной ленты в кассетах — до 1 км в секунду и более.
По мнению ученых, использование «наномедуз» позволит значительно увеличить плотность записи информации, так как каждая такая наноструктура занимает порядка 300 нанометров на чипе и способна вместить несколько тысяч бит, а необычная форма поможет серьезно уменьшить энергетические затраты при записи и упростить сам процесс.