Nijmeegs onderzoek brengt magnetische opslag met licht zónder hitte dichterbij

Onderzoekers hebben materiaal gevonden waarin licht de magnetisatie kan veranderen, zonder dat hierbij warmte vrijkomt. Dit kan op termijn snelle magnetische opslag voor bijvoorbeeld datacenters mogelijk maken, zonder het nadeel van de hittevorming.

Alexey Kimel, natuurkundige aan de Radboud Universiteit Nijmegen, onderzocht manieren om licht te gebruiken om magnetisatie te beïnvloeden en experimenteerde daarbij met materialen die weinig licht absorbeerden. Zo stuitte hij op yttrium-ijzergranaat, maar bij dit mineraal was het effect van licht te klein. "Daarom hebben we de gevoeligheid vergroot door kobalt-ionen aan het kristal toe te voegen", zegt Kimel.

Door gebruik te maken van kleine stukjes kobaltgranaat, een glasachtig, transparant materiaal, slaagde de onderzoeker erin om magnetische spins snel om te polen, zonder dat er warmte vrij kwam. De richting van de spin vertegenwoordigt de bit, en dat deze snel van een 0 naar een 1 omgezet kan worden komt door de kobaltionen. Deze hebben een sterke koppeling tussen de spin van elektronen en het magnetisch veld dat gegenereerd wordt door de beweging van elektronen rond de kern. Met licht is die rondgaande beweging, en daarmee de magnetisatie, te beïnvloeden.

Wetenschappers van de Radboud Universiteit slaagden er in 2007 al in om met licht invloed uit te oefenen op de magnetisatie, maar toen gebruikten ze een laserpuls. Deze zorgde voor dermate hoge temperaturen, dat de magnetische ordening werd verstoord waardoor de methode niet bruikbaar was voor data-opslag. Met de nieuwe methode op basis van kobaltgranaat is dat wel mogelijk, al denkt Kimel dat zijn vinding op termijn met name een rol kan spelen bij grote data-opslagcentra en wetenschappelijke opslagsystemen die bij extreme omstandigheden moeten kunnen werken, zoals bij supergeleiding-elektronica en quantumcomputers.

De Nijmeegse onderzoekers hebben hun werk in Nature gepubliceerd onder de noemer 'Ultrafast nonthermal photo-magnetic recording in transparent medium'.

Reacties (27)

[mark-k]

Klopt de claim dat het volledig zonder warmtegeneratie werkt? Dan zou dit dus een proces zonder verliezen zijn, iets dat ik me niet echt kan voorstellen.

[Snipperhoofd]

Uit het originele artikel: This mechanism outperforms existing alternatives in terms of the speed of the write–read magnetic recording event (less than 20 picoseconds) and the unprecedentedly low heat load (less than 6 joules per cubic centimetre).

Dus nee, niet volledig zonder warmtegeneratie.

[floppie86]

Ah kijk, ik zat al te denken wat de 2e wet vd thermodynamica hier wel niet van moest denken. Lichtelijk misleidende titel dus, wat daar staat kan natuurkundig eigenlijk al niet.

[redfoxert]

Het is maar net hoe je het woord "hitte" interpreteert Bij hitte denken de meeste mensen al direct aan roodgloeiende staven metaal. Er komt inderdaad nog altijd warmte vrij maar dat is zo minimaal dat het niet van invloed is op de data die opgeslagen wordt.

[cdwave]

De achterliggende gedachte:
"Hitte" is marketingprietpraat. "Warmte" is natuurkunde.

[GeoBeo]

Uit het originele artikel: This mechanism outperforms existing alternatives in terms of the speed of the write–read magnetic recording event (less than 20 picoseconds) and the unprecedentedly low heat load (less than 6 joules per cubic centimetre).

Dus nee, niet volledig zonder warmtegeneratie.

En hoe verhoudt deze read/write tijd zich tot SSD read/write tijden?

[Verwijderd]

20 picoseconden is zeer snel. Maar het ligt er maar net aan wat ze precies gemeten hebben. Is dat het gehele process vanaf het aansturen van de laser tot het moment dat het magnetisch veld geschakeld is en uitgelezen kan worden en de schrijfkop (of de media) naar de volgende positie is bewogen zodat de volgende bit geschreven kan worden? In dat geval zou je uitkomen op een theoretisch maximale write speed van 50 Gbit/s op basis van zuiver sequentieel writing wat best snel is. Indien je dit nog eens in x-voud parallel zou kunnen doen dan neemt de effectieve snelheid van een system nog met dezelfde factor toe.

Indien er echter nog extra stappen aan dit process toegevoegd moeten worden (zoals seek latency) word de effectieve schrijfsnelheid natuurlijk weer lager.

In het abstract word nog wel geclaimed dat de snelheid hoger is dan andere alternatieven voor magnetische recording.

Twee andere belangrijke factoren worden niet genoemd, te weten de leessnelheid en de data density. Dat is ook logisch want daar gaat het onzerzoek niet over. Maar voor een praktische applicatie moeten deze zich natuurlijk ook goed verhouden tot de state of the art.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 26 juli 2024 08:36]

[JanusJaap]

Welke claim?
"...brengt magnetische opslag met licht zónder hitte dichterbij"

Nadruk in deze titel ligt wmb op 'dichterbij' en niet op 'zonder'.

Edit: Terecht wordt ik aangesproken... Iets met neus en verder....

[Reactie gewijzigd door JanusJaap op 26 juli 2024 08:36]

[mark-k]

Als je eens één regel verder zou lezen dan de titel had je deze vraag niet hoeven stellen.

[cdwave]

Zo rond de eeuwwisseling hadden we magneto-optische opslag ("jaz" discs, en een aantal varianten daarop, wie kent ze nog?). Buiten de medische wereld zijn de magneto-optische datadragers volgens mij nooit echt populair geworden.

Als ik het artikel goed begrijp is dit systeem weer anders. Schrijven is optisch, lezen magnetisch. Dat betekent dus ook dat een opslagapparaat met dit principe gelijktijdig kan lezen en schrijven. Ik ben wel benieuwd hoe men dit zou willen omzetten tot een echt opslagmedium. Want daar zijn nogal wat obstakels te overwinnen.

[Reactie gewijzigd door cdwave op 26 juli 2024 08:36]

[Caseman]

Jaz was nou net niet MO maar gewoon een magnetisch hard schijfje in een cartridge, heb zelf de 1Gbyte versie gehad. Er waren wel MO drives van meen ik Olympus die inderdaad bij medical imaging gebruikt werden.

[SF750]

Ik heb indertijd een echte MO drive gehad. Zo groot als een floppy alleen 2 keer zo dik. SCSII, erg snel en peper duur. De opslag capaciteit was 20 MB of zo. Geweldig apparaat.

[xehbit]

En zo zie ik ook wel eens berichten die 24 uur later op "normale nieuwssites" (?) dan Tweakers

[MN-Power]

Dát is de logische volgorde. Aan de andere kant mag je aannemen dat nieuwssites tech-berichten klakkeloos kopiëren terwijl men hier wat fact-checking doet of zelfs nog informatie toe wil voegen, wat extra tijd zou rechtvaardigen. Dus later is niet persé slecht.

[Wildfire]

Ja, en? Heb je het nieuws dan ook gesubmit? Tweakers.net doet z'n best nieuws te vinden, maar zijn ook gedeeltelijk afhankelijk van submits van ons tweakers zelf.

[batjes]

Vaak kost uitzoeken wat tijd, naast dat er nog al wel eens meer informatie vrijkomt in de uurtjes na publicatie waar je dan beter op kan wachten.

Ik lees de meeste berichten maar 1 keer en kom doorgaans niet terug voor updates. Beter in 1 keer een zo goed mogelijk bericht posten. Al zou het Tweakers een week duren voor ze met nieuws komen, als de kwaliteit zoals het nu is, hoger is dan troepsites als nu, fok, geenstijl of whatever..... Graag. Ik wacht met plezier.

Tevens is Tweakers voor mij eigenlijk de enige site dat over informatie techniek gaat waar ik zo regelmatig kom. De rest sporadisch(zijn bijna allemaal ook niet bepaald onpartijdig ) en ik had dit nog niet gelezen.


Overigens, als je denkt dat je het beter kan, ze zoeken met regelmaat nieuwe schrijvers.

[Sugocy]

Nature niet op een te hoog altaar plaatsen hoor, daar vind regelmatig nog rectificatie plaats! Fact checking als in uitzoeken of de comerciele uitleg klopt bij wat het wetenschappelijk artikel heeft verwoord.

[hiostu]

Is dit nieuws zo urgent dat het uitmaakt dat ik het 24 uur later lees? Ik had het namelijk nog niet gezien op de normale nieuwssites en ben blij het nu nog te lezen. Overigens had je ook het nieuws zelf kunnen submitten.

[hahaha2223]

He, maar meer dan 80% van de smartphone markt is geen ios, dus zijn er alsnog genoeg mensen die dit wél hier voor het eerst zien