Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Принцип термоактивируемой магнитной записи (ТАМЗ).
Рис.2. Общая схема, иллюстрирующая модификацию пишущей головки по принципу ТАМЗ.
Рис.3. SEM SIM на основе Ta2O5/Al2O3.
Рис.4. Схема SIM, модифицированного золотым "леденцом" (оранжевый внизу).
Рис.5. SEM-изображение золотого "леденца". Расстояние между пунктирными линиями 50 нм.
Рис.6. SEM-изображение пишушей головки глазами пленки FePt (т.е. снизу вверх). Маленький светленький прямоугольник - кончик палочки золотого "леденца". "Утюг" - пишущий магнитный элемент. Широкая белая полоса внизу - оксид Ta2O5. Размер метки 300 нм.
Рис.7. MFM-изображение записанного трека. Размер метки 300 нм.

Au жжёт, FePt записывает.

Ключевые слова:  изобретение, лазер, магнитные материалы, нанооптика, физика, хранение информации

Опубликовал(а):  Баранов Дмитрий Александрович

28 марта 2009

Коллектив ученых и инженеров из Seagate на страницах Nature Photonics предложил интересную реализацию идеи термоактивируемой магнитной записи (heat-assisted magnetic recording или, сокращенно, HAMR; по-русски удобоваримо использовать аббревиатуру ТАМЗ), основанную на применении физических эффектов плазмонного резонанса наноразмерного золота. Но сначала небольшое введение.

Принцип ТАМЗ вырос из необходимости записывать информацию на поликристалических пленках материалов с экстремально высокой константой магнитокристаллической анизотропии (L10 FePt, SmCo5, Nd2Fe14B), для которых не хватает силы поля у записывающих головок, обычно используемых в "перпендикулярной" записи (Heff < 20 kOe). Для решения этой задачи необходимый участок потенциального носителя информации кратковременно нагревают до температуры Кюри (TC). Коэрцитивная сила (HC) при этом падает до нуля, после чего участок охлаждается и постепенно достигает прежнего значения HС . Пока он еще тепленький, поля головки хватает, чтобы записать бит информации (рис.1).

Чем нагревают? Светом, а именно сфокусированным при помощи специально оформленного волновода лазером. Общий вид головки представлен на рис.2 (writing pole - пишущий, т.е. магнитный элемент; gratings - дифракционная решетка; SIM - Solid Immersion Mirror; элемент, фокусирующий свет в точку размером порядка 1/4 длины волны лазера). Ключевым элементом является волновод, который в оригинальной разработке представляет собой лепесток из оксида тантала, покрытого (sandwiched) оксидом алюминия (рис.3). В таком устройстве были успешно получены треки битов шириной порядка 105 нм на мультислойном Co/Pt диске (локальная температура в этом случае достигала 275 oC). Шириной трека определяется количество терабитов на квадратный метр.

Что сделали доблестные Seagate'овцы? Они литографически модифицировали кончик зеркала (SIM) золотым блином (диаметр 350 нм) на золотой же палочке (диаметр 50 нм) таким образом, чтобы палочка смотрела вниз (рис.4 и рис.5). Что cлучится в этом случае, если мы намеренно или случайно включим лазер? Свет продерется сквозь хитрые тернии дифракционной решетки, попадет на золотой блин и возбудит в золоте плазмон (осцилирующий поверхностный заряд) с большой амплитудой, который своей энергией, как в воронку, выльется через палочку на то, что к ней приблизили. А приблизили к ней слой FePt 7.5-ой нанометровой толщины c HC = 20.2 kOe, который уже не по зубам технологии перпендикулярной записи. С помощью лазера с длиной волны 830 нм "золотой леденец" жег своим кончиком на все 350 oC, благодаря чему головкой, похожей на утюг (рис.6), были записаны треки шириной 70 нм (рис.7), что позволяет оценить потенциальную плотность носителя равной примерно 375 терабайт/м2.

Больше цифр и графиков разбирающиеся могут найти в оригинальном тексте статьи W.A. Challener et al, "Heat-assisted magnetic recording by a near-field transducer with efficient optical energy transfer", Nat. Photon., doi: 10.1038/NPHOTON.2009.26.

Прелесть этой работы заключается в том, что такое фундаментальное явление, как плазмонный резонанс, благодаря которому можно снять спектр коллоидного золота, а в стекловарне придать гранатовой сочности, например, граненому стакану, попав в руки любопытных инженеров, превращается в работающее устройство, полезный девайс. Также становится немножко яснее, для чего же такие зубры, как, например, Mostafa Al-Sayed или Louis Brus, изучают фокусы света в анизотропных или тесно спаренных наночастицах золота и серебра.

Примечание. Рисунки 1-3 и понимание общей концепции ТАМЗ почерпнуты из обзора R.E. Rottmayer et al, "Heat-assisted magnetic recording", IEEE Trans. Magn., 42, 10, 2006, doi: 10.1109/TMAG.2006.879572.




Комментарии
Владимир Владимирович, 29 марта 2009 07:44 
ЗдОрово!!
Замечательно осмысленное введение!
В стиле оригинала, плазмонные волноводы уже давно будоражат пытливые умы и умелые руки, но увидеть и осмыслить прототип реального устройства от специалистов своего дела - исключительно интересно!

На "грани темы", осмелюсь высказать, что граненому стакану - гранатовая сочность также уместна, как популярнейшему на Руси увеселительному напитку (и стаканов граненых основному внутреннему содержанию и смыслу) - фенолфталеин (для окраски и дополнительных ощущений)
Очень интересная информация
? L10 FePt - это название материала?
?мультислойный Co/Pt диск - это чередование слоёв Co и Pt в глубину? Какой толщины? температура Кюри у кобальта 1131ОС.
Напряжённость магнитного поля желательно приводить в А/м.
Сергей Леонидович,
обозначение L10 используется применительно к сплаву FePt чтобы
обозначить т.н. гранецентрированную тетрагональную структуру, где слои атомов
железа чередуются со слоями атомов платины; возможен еще вариант когда атомы
железа и платины расположены статистически в кубической решетке, но тогда это
магнито-мягкий материал, в то время как фаза L10 сплава - магнито-
жесткий.
мультислойный Co/Pt диск состоит из чередующихся слоев платины (около 1 нм) и
кобальта (0.3-0.5 нм) толщиной несколько десятков нм (20-30). Такая структура
обладает большой перпендикулярной магнитной анизотропией и температурой Кюри в
районе 300 oC +- в зависимости от конкретного дизайна сэндвича.
Дмитрий Александрович,
большое спасибо .
Ценность вашей статьи для меня возросла многократно, и чем больше я её читаю, тем интересней.
Про магнитомягкий FePt не знал.
То что для волновода выбрали оксид тантала для меня тоже новость.
Но особенно заинтриговал стакан, похоже без него не разберёшься.
М.Б. ВВ ЧК НБФ будет Третьим?
Сергей Леонидович,
вы знаете, настолько было интересно
погрузиться в эту отличную от привычной химии
область. Инженеры, те кто делают и испытывают
все эти вот прототипы, устройства, и т.д.
удивительные люди - вот кто может выжать из
вещества все по максимуму, повертеть его и
повыжимать полезную физику до потери пульса
(инженера и материала). Жалко конечно что мир
устроен так что вся эта конкретная информация
о том почему такой материал, что положили
между, и т.д. утекает в патентах (там-то фиг разберешь) или же оседает на
полках
архивов корпораций.
Дмитрий Александрович,
я здесь занимаюсь тем, что выискиваю такую информацию чтобы довести её до студентов. Если хотите могу прислать Вам файл моего пособия по электротехническим материалам (ч.1 Проводниковые и полупроводниковые материалы). Загляните на сайт alhimik.ru, там размещён мой вариант начертания и раскраски таблицы Менделеева, очень интересно узнать Ваше мнение
Сергей Леонидович,
не секрет, что вариантов таблицы Менделеева существует огромное множество. Я
например для себя наиболее удобной и симпатично оформленной считаю версию
NIST ( http://physi.../index.html , pdf вариант).
На ее примере можно улучшить предложенный вами вариант хотя бы с точки зрения
шрифтов (избавиться от ощущения перегруженности) и подписей (заменить
растянутые П Е Р И О Д Ы, Л А Н Т А Н О И Д Ы, и т.д.). Я за обозначения
внешних электронных оболочек нежели степеней окисления, т.к. меня не
устраивает вероятность отсутствия у студентов/учащихся "специальных знаний",
моя точка зрения - что школьник должен иметь представления о квантовых числах
и структуре атома. В цитате Менделеева можно смело убрать введение "Сущность
П. (периодической) законности…:", оставив только содержательную часть. Раз
это вариант для электриков, то думаю уместно использовать более развернутые
пояснения о ферромагнитных свойствах, т.е. при комнатной температуре или ниже
(не боятся указывать справочные данные), т.е. нужна вторая страничка. То же с
полупроводниками, т.к. к ним нужны пояснения, что сера полупроводник, но в
соединении там с кадмием, свинцом, железом и т.д. То есть обобщая: умысленная
заточенность оформления периодической таблицы требует дополнительной страницы
с пояснениями и фактической информацией.
Дмитрий Александрович,
спасибо за ссылку, но почему-то веб-страница у меня не находится. Знания школьников должны вырастать от простого к сложному, и квантовые числа можно привести в таблице для физиков. Цитата по первоисточнику (многие правят Менделеева как им удобнее). Пояснения и справочные данные обычно приводят в комьютерных вариантах после нажатия на ячейку. Ферро и антиферромагнетизм при пониженной температуре сделаю полосками/пунктиром. Сера полупроводник сама по себе, а олово - только в альфа-модификации.
Большое спасибо за помощь
А что насчёт октаэдра?
Ссылку поправил.
Спасибо посмотрел, это длиннопериодный вариант в котором разорваны октавы.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Рисовое поле
Рисовое поле

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Не только производные: как рассчитать кривизну пластины. Фуллерен и антибиотик. О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дерваальсовом магнитном топологическом изоляторе. Девятая Всероссийская конференция с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.