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Nuevo sistema de almacenamiento basado en pulsos láser

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Científicos de la Universidad de Eindhoven han desarrollado un nuevo sistema de almacenamiento magnético que emplea pulsos láser para modificar los estados de giro. Según explican en su trabajo, su enfoque de conmutación óptica para la escritura de datos proporciona mucha más eficiencia, rendimiento y precisión que la tecnología tradicional, basada en imanes.

El almacenamiento magnético está evolucionando y se espera que en la próxima década la espintrónica, la ciencia que se basa en la manipulación de los estados de giro de estructuras magnéticas, de un gran salto permitiendo la fabricación de discos duros más rápidos, eficientes y con mayor densidad. Esta ciencia se basa en la manipulación de los estados de giro de los materiales empleados en el soporte magnético. Por el momento, hay varios enfoques principales en cuanto al sistema de conmutación que se usa en las operaciones de escritura en este tipo de almacenamiento, y uno de los más prometedor es el de Conmutación Totalmente Óptica (AOS), sobre soportes de grabación magnética.

Hasta ahora, este sistema ha mostrado una gran velocidad y eficiencia energética, pero también muestra una importante falta de precisión, dificultado su aplicación en entornos reales. Ahora, un equipo de físicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven ha publicado un trabajo en la revista Nature Communications, en el que proponen un nuevo método AOS. Consiste en emplear un pulso láser capaz de alterar las propiedades de giro de un material magnético de cobalto-gadolinio (Co/Gd).

Como explican en su artículo, su propuesta de AOS emplea un único pulso de láser de femtosegundos para cambiar la orientación de los espines magnéticos, a escala de picosegundos. Esto contrasta con la conmutación de pulsos múltiples, empleada por otros investigadores. Con ella se logra orientar los espines hacia arriba o hacia abajo de forma determinista, es decir, determinando de antemano su orientación mediante la polarización de la luz. Pero esto requiere varios láseres y se pierde rendimiento y eficiencia.

Por otro lado, empleando un láser de un solo pulso se acelera el proceso, pero se debe recurrir a un sistema de alternancia que requiere un conocimiento previo del bit. Esto significa que debe leerse primero antes de poder sobreescribir este bit, lo que introduce un retraso adicional. En contraposición, los investigadores proponen el uso de un sistema de pulso único determinista, donde la dirección de giro del bit magnético solo depende de un único proceso, que sirve para establecer u restablecer el bit.

En sus pruebas iniciales han empleado una estructura de tres capas. La capa de referencia ferromagnética está hecha de cobalto y níquel, y sirve para ayudar o evitar el cambio de espín en la capa libre. Esta está fabricada con la mencionada aleación de Co/Gd, que se une a la otra mediante una capa de cobre conductor y, en total, esta estructura tiene un grosor inferior a 15 nanómetros. Tras exponer este soporte a la acción del láser, se logra una desmagnetización en menos de un picosegundo, y los expertos afirman que su tecnología sienta las bases para una nueva generación de almacenamiento magnético en el futuro.

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