Problem stabilności vs problem kontroli
Tradycyjne nośniki danych zmagają się z fundamentalnym dylematem. Materiały, które zapewniają trwałe przechowywanie, zwykle są trudne w sterowaniu. Z kolei te łatwe do kontrolowania często nie gwarantują wystarczającej stabilności. To jak próba znalezienia złotego środka między bezpieczeństwem a dostępnością. Materiały feroaksjalne pojawiły się jako potencjalne rozwiązanie tego paradoksu. To stosunkowo nowa klasa substancji, które charakteryzują się wyjątkową stabilnością. Nie wytwarzają wypadkowego pola magnetycznego ani elektrycznego, co czyni je niezwykle odpornymi na zewnętrzne zakłócenia. Jednak ta sama cecha, która zapewnia im stabilność, stanowiła poważną przeszkodę. Przez długi czas naukowcy nie mogli znaleźć skutecznego sposobu na kontrolowanie tych materiałów. Tradycyjne metody z użyciem pól magnetycznych czy elektrycznych po prostu nie działały.
Przełom przyniosło wykorzystanie kołowo spolaryzowanych impulsów światła terahercowego. Zhiyang Zeng, główny autor badań, tłumaczy mechanizm:
Wykorzystujemy syntetyczne pole efektywne, które powstaje, gdy impuls terahercowy wprawia jony w sieci krystalicznej w ruch okrężny.
To podejście okazało się kluczowe. Jak dodaje naukowiec, efektywne pole jest w stanie sprzęgać się ze stanem feroaksjalnym, podobnie jak pole magnetyczne przełączałoby ferromagnetyk lub pole elektryczne odwracałoby stan feroelektryczny.
Michael Först, współautor prac, opisuje jak dostosowanie helikalności – czyli skrętu światła – pozwala selektywnie stabilizować ułożenie dipoli elektrycznych:
Dostosowując helikalność, czyli skręt, kołowo spolaryzowanych impulsów światła, możemy selektywnie stabilizować ułożenie dipoli elektrycznych zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
Czytaj też: Opracowali świeże podejście do ochrony informacji kwantowych. Efekty są zdumiewające
Badania przeprowadzone na rubidowo-żelazowym dimolibdenianie pokazały, że przełączona domena pozostaje stabilna przez wiele godzin. Co ważne, stan można odwrócić za pomocą kolejnego impulsu o przeciwnej helikalności.
Co dalej?
Andrea Cavalleri, kierujący zespołem, przyznaje że odkrycie otwiera nowe możliwości, ale droga do komercjalizacji może być długa. Naukowcy podkreślają, że ich prace stanowią kontynuację wcześniejszych osiągnięć z 2017 roku, kiedy po raz pierwszy udało się osiągnąć kołowe pola fononowe. Mimo to, na pytanie, kiedy zobaczymy pierwsze komercyjne zastosowania tej technologii, trudno dziś udzielić konkretnej odpowiedzi. Warto zauważyć, że rozwój nowych technologii pamięci masowej zawsze przebiegał stopniowo. Perspektywa stworzenia nośników łączących trwałość z szybkością zapisu jest na tyle kusząca, iż z pewnością przyciągnie uwagę zarówno naukowców, jak i inwestorów. Obecnie trudno przewidzieć, czy materiały feroaksjalne staną się podstawą przyszłych dysków twardych. Pewne jest jednak, że każde nowe rozwiązanie w tej dziedzinie przybliża nas do technologii, które dziś wydają się jedynie futurystyczną wizją.