Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một vật liệu liên quan đến công nghệ cho các bộ nhớ dữ liệu HAMR là các màng mỏng bằng sợi nano bạch kim. Một nhóm nghiên cứu quốc tế lần đầu tiên đã quan sát thực nghiệm lần đầu tiên cách thức tương tác mạng tinh thể đặc biệt trong các màng mỏng bạch kim sắt này hủy bỏ sự giãn nở nhiệt của mạng tinh thể.
Thế hệ mới nhất của ổ cứng từ tính được làm bằng màng mỏng từ tính, là vật liệu bất biến. Chúng cho phép mật độ lưu trữ dữ liệu cực kỳ mạnh mẽ và cao bằng cách đốt nóng cục bộ các miền nano ultrasmall bằng laser nên được gọi là ghi từ tính hỗ trợ nhiệt hoặc HAMR. Khối lượng trong vật liệu invar như vậy hầu như không mở rộng mặc dù sưởi ấm. Một vật liệu liên quan đến công nghệ cho các bộ nhớ dữ liệu HAMR như vậy là các màng mỏng của các hạt nano bạch kim sắt. Một nhóm quốc tế do nhóm nghiên cứu chung của Giáo sư Tiến sĩ Matias Bargheer tại HZB và Đại học Potsdam dẫn đầu đã lần đầu tiên quan sát bằng thực nghiệm cách thức một tương tác mạng tinh thể đặc biệt trong các màng mỏng bạch kim sắt này hủy bỏ sự giãn nở nhiệt của mạng tinh thể.
Ở trạng thái cân bằng nhiệt, sắt-bạch kim (FePt) thuộc nhóm vật liệu invar hầu như không giãn nở khi đun nóng. Hiện tượng này được quan sát sớm nhất là vào năm 1897 trong “Invar”, nhưng chỉ trong những năm gần đây, các chuyên gia mới có thể hiểu cơ chế nào đang thúc đẩy nó: Thông thường, sự nóng lên của chất rắn dẫn đến rung động mạng gây ra sự giãn nở bởi vì các nguyên tử rung động cần nhiều không gian hơn. Tuy nhiên, điều đáng ngạc nhiên là làm nóng các spin trong FePt dẫn đến tác dụng ngược lại: các spin càng ấm, vật liệu càng co lại theo hướng từ hóa. Kết quả là tài sản được biết đến từ Invar: mở rộng tối thiểu.
Một nhóm do Giáo sư Matias Bargheer dẫn đầu đã lần đầu tiên thử nghiệm so sánh hiện tượng hấp dẫn này trên các màng mỏng bạch kim khác nhau. Bargheer đứng đầu một nhóm nghiên cứu chung tại Helmholtz-Zentrum Berlin và Đại học Potsdam. Cùng với các đồng nghiệp từ Lyon, Brno và Chemnitz, ông muốn tìm hiểu xem hành vi của các lớp FePt kết tinh hoàn hảo khác với các màng mỏng FePt được sử dụng cho ký ức HAMR như thế nào. Chúng bao gồm các hạt nano tinh thể của các lớp monatomic sắt và bạch kim xếp chồng lên nhau trong một ma trận carbon.
Các mẫu được gia nhiệt cục bộ và kích thích bằng hai xung laser liên tiếp và sau đó được đo bằng nhiễu xạ tia X để xác định mạng tinh thể mở rộng mạnh như thế nào hoặc co lại cục bộ.
Bargheer giải thích: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy rằng các lớp tinh thể liên tục giãn nở khi được nung nóng nhanh bằng ánh sáng laser, trong khi các hạt nano được sắp xếp lỏng lẻo theo cùng một hướng tinh thể”. “Mặt khác, bộ nhớ dữ liệu HAMR, có hạt nano được nhúng trong ma trận carbon và phát triển trên chất nền phản ứng yếu hơn nhiều với sự kích thích bằng laser: Đầu tiên chúng co lại một chút và sau đó mở rộng ra một chút.”
Alexander von Reppert, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và nghiên cứu sinh trong nhóm Bargherer cho biết: “Thông qua các thí nghiệm với các xung tia X siêu mỏng, chúng tôi đã có thể xác định hình thái của các màng mỏng như vậy quan trọng như thế nào”. Bí mật là sự co thắt ngang, còn được gọi là hiệu ứng Poisson. “Tất cả những ai đã từng nhấn mạnh vào một cục tẩy đều biết điều này”, Bargheer nói. “Cao su trở nên dày hơn ở giữa.” Và Reppert cho biết thêm: “Các hạt nano cũng có thể làm điều đó, trong khi trong một bộ phim hoàn hảo không có chỗ cho sự giãn nở trong mặt phẳng, mà sẽ phải đi cùng với sự co lại theo hướng quay vuông góc với phim.”
Vì vậy, FePt được nhúng trong một ma trận carbon là một vật liệu rất đặc biệt. Nó không chỉ có đặc tính từ tính đặc biệt mạnh mẽ. Đặc tính cơ nhiệt của nó cũng ngăn chặn sự căng thẳng quá mức được tạo ra khi bị nung nóng, điều này sẽ phá hủy vật liệu – và đó là điều quan trọng đối với HAMR!
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :