Ученые создают “гоночную трассу памяти”, потенциально улучшающую хранение данных

Команда ученых предприняла шаги для создания новой формы хранения цифровых данных, Racetrack Memory, которая открывает возможности как для увеличения мощности компьютера, так и для создания меньших, более быстрых и более энергоэффективных технологий компьютерной памяти.

“Память Racetrack, которая переконфигурирует магнитные поля инновационными способами, может вытеснить современные методы массового хранения данных, такие как флэш-память и дисковые накопители, благодаря улучшенной плотности хранения информации, более быстрой работе и меньшему энергопотреблению”, – говорит Яссин Кессаб, научный сотрудник Центра квантовых явлений при Нью-Йоркском университете (CQP) и ведущий автор работы, о которой сообщается в журнале Scientific Reports.

“Хотя для их развертывания в бытовой электронике необходимы дополнительные разработки, этот новаторский тип памяти может вскоре стать новой волной массового хранения данных”, – добавляет профессор физики Нью-Йоркского университета Эндрю Кент, старший автор статьи.

Современные устройства, от смартфонов до ноутбуков и облачных хранилищ, полагаются на значительную и растущую плотность хранения цифровых данных. Поскольку потребность в будущем будет только возрастать, исследователи искали способы усовершенствования технологий хранения данных – повышения их емкости и скорости при уменьшении их размера.

Прорыв, о котором сообщалось в научных отчетах, обусловлен целью разработки нового формата цифровой памяти.

В центре внимания команды была “память о гоночной трассе скирмион”, неразвитый тип памяти, который обращает вспять процессы существующего хранилища.

Многие современные платформы массового хранения данных функционируют, как старая музыкальная кассета, которая считывает данные путем перемещения материала (например, ленты) с помощью двигателя через считывающее устройство (то есть в кассетный плеер), а затем декодирует информацию, записанную на материале, чтобы воспроизвести звук. Напротив, память такого “ипподрома” делает противоположное: материал остается на месте, а сама информация перемещается по считывающему устройству – без необходимости перемещения механических частей, таких в двигателе.

Информация переносится магнитным объектом, называемым скирмионом, который можно перемещать, применяя внешний стимул, такой как импульс тока. Скирмион, магнитная текстура с вращающейся конфигурацией, вращается, как будто свернувшись клубочком. Этот шарик спинов представляет собой небольшую информацию, которую можно быстро перемещать, а также создавать и стирать с помощью электрических импульсов. Скирмионы могут быть очень маленькими и перемещаться с высокой скоростью при низких затратах энергии, что позволяет быстрее, с высокой плотностью и более энергоэффективней хранить данные.

Тем не менее, остаются барьеры для этой формы хранения данных.

“Мы обнаружили, что маленькие скирмионы стабильны только в очень специфических материальных средах, поэтому определение идеальных материалов, которые могут содержать скирмионы, и обстоятельства, при которых они создаются, является первым приоритетом для применения этой технологии”, – отмечает Кент. – “Это было в центре нашего исследования до сих пор”.

Тесты исследователей показали, что магнитные материалы, которые генерируют только небольшие магнитные поля – материалы, известные как ферримагнетики, – благоприятны для создания маленьких скирмионов и их перемещения. Они показали, что магнитные взаимодействия в этих материалах можно точно контролировать, чтобы способствовать образованию скирмионов.

Достижения являются частью больших усилий CQP в области спинтроники – как “вращение” электронных частиц взаимодействует с намагниченностью. Понимание этих взаимодействий может привести к новым способностям управлять магнитными и электрическими полями.

По материалам Techxplore