Суперрешітка – новий пристрій зберігання інформації

Суперрешітка, матриця одноатомних магнітів, упорядкованих з високою точністю на поверхні графенової підстави, була створена вченими з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL).

Ця суперрешітка може стати основою нового типу пристроїв зберігання інформації, щільність яких наближається до теоретичного максимальній межі і становить не менше 115 терабіт на квадратний дюйм.

Для отримання можливості використання одноатомних магнітів вчені вдалися до деяких хитрощів для того, щоб гарантувати стабільність цих магнітів і виключити можливість їх взаємного впливу, яке може спричинити за собою втрату інформації, що зберігається. Як магнітів вчені, очолювані професором Гаральдом Бруне (Harald Brune), використовували атоми диспрозия (dysprosium), які були поміщені на поверхню підстави з іридію, покритого шаром графену.

Стабільність магнітних властивостей атомів диспрозия забезпечувалася невідповідністю будови кристалічної решітки графену і іридію поряд з невідповідністю магнітних властивостей цих матеріалів. Крім цього, сотовідная структура графена стала свого роду “лісами” решітки, у вузлах якої на рівномірному відстані одна від одної розташувалися одноатомні магніти.

Атоми диспрозия були обложені на поверхню підкладки при температурі в 40 градусів Кельвіна. При такій температурі власне теплове рух цих атомів змусило їх самостійно розміститися в центрі шестигранної чарунки графена. Рівномірність і періодичність кристалічної структури графена зумовила те, що відстань між будь-якими сусідніми атомами диспрозия дорівнювало 2.5 нанометрів.

Після формування суперрешеткі з атомів диспрозия вчені досліджували кілька методів, за допомогою яких можна управляти і контролювати стан цих крихітних магнітів, включаючи контроль розсіювання електронів і фононів на поверхні, квантове тунелювання і т.п. Графен, навколишній атоми диспрозия, виступає в ролі бар’єру, що захищає ці атоми і їх магнітне стан від розсіювання вільними електронами і фононами. Крім цього, атоми диспрозия можуть перебувати лише в декількох фіксованих магнітних станах, це, в свою чергу, не дозволяє атомам втрачати цей стан за рахунок ефекту тунелювання, збільшує стабільність одноатомних магнітів і суперрешеткі в цілому.

Проведені дослідження показали, що одноатомні магніти мають досить великим гистерезисом, який перевищує гістерезис кращих молекулярних магнітів на основі все тих же іонів диспрозия. Свою роль в цьому відіграє наявність кожного з елементів підстави, графена і іридію, видалення будь-якого з цих елементів вкрай негативно позначається на стабільності решітки.

Одним з недоліків створеної вченими суперрешіткі є те, що її стабільність різко падає при підвищенні температури. Вчені незабаром планують вирішити цю проблему за допомогою використання графену, вирощеного на спеціальній тепло- і електроізолюючими підкладці. І в разі успіху даного заходу вчені зможуть почати розробку перших практичних пристроїв зберігання інформації на базі суперрешіткі одноатомних магнітів.

Джерело.