Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Un român demonstrează pentru prima oară inscripționarea magnetică rapidă cu laser

Românul Daniel Stanciu este parte a grupului de cercetatori de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda, și autor principal al articolului care a demonstrat recent o nouă tehnologie de stocare magnetică a datelor bazată pe laser. Această tehnologie face posibile viteze de transfer de date de 100 de ori mai mari ca cele existente, deși densitatea de date este incă scazută, limitată de spotul laser. Tehnologia folosește interacția directă dintre spinul fotonului (cuanta de lumină) și spinii zonelor magnetice ale mediului de stocare. Grupul de la Universitatea din Nijmegen a reușit pentru prima oară să arate practic că acest efect poate fi folosit la stocarea rapidă de date.

Cu citeva luni in urmă am asistat la ceremonia de decernare a premiului pentru cel mai bun fizician olandez al anului 2007, care a fost înmânat profesorului doctor Theo Rasing, de la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda. Prezentarea domniei sale s-a concetrat in mod special asupra posibilitații de stocare a datelor pe substraturi magnetice, cu ajutorul laserilor. Ideea este veche, și ea constă în orientarea domeniilor magnetice ale discului nu cu un cap magnetic, cum se face in mod obișnuit, ci cu un cap laser. Aceasta pentru ca fotonul (cuanta luminii) are tot două orientări ale spinului, ca si domeniile magnetice. Fiecare orientare a spinului fotonului este asociată cu una din cele doua posibile orientări ale luminii polarizate circular, in cazul clasic. Alegând o orientare sau alta a polarizării circulare (deci o direcție a spinului fotonului), putem forța orientarea momentelor magnetice ale domeniilor, și deci putem scrie efectiv pe substratul magnetic biți de date (0 sau 1).

Oarecum spre surpriderea mea, am constat că cele mai multe dintre rezultatele prezentate purtau numele unui român, Daniel Stanciu. Spun oarecum surprinzător, pentru că grupul de studenți doctoranzi romăni in Europa de Vest, și in particular in Olanda, este destul de mare. Rezultatele masuratorilor lui Daniel au fost intr-adevar impresionante, așa că am stat de vorba dupa prezentare cu el in fața posterului său, unde l-am găsit cu bunul său prieten și coleg Lucian Jdira.

Ideea de bază a unui astfel de hard-disk optic este că un fascicul puternic de laser polarizat circular va orienta spinii domeniilor magnetice in concordanță cu sensul polarizării circulare (deci cu spinul fotonului ales). Odata ce „plimbăm” capul de scriere laser de-a lungul domeniilor magnetice, spinii acestor domenii se vor orienta in funcție de polarizarea circulară aleasă, și deci putem scrie informație sub forma biților 1 și 0. Ideea acestei interacțiuni este foarte veche, si vine de la Faraday de pe vremea cind el vroia sa arate că lumina interacționează cu câmpul magnetic. Folosirea acestei interacții la stocarea de date a fost și ea propusă mai demult, numai că până acum nimeni nu a reușit să optimizeze materialele magnetice si caracteristicile laserului, ca durata pulsului sau puterea optică. Daniel și grupul sau a reușit insă, experimental, și dupa o buna intelegere a mecanismelor de interacție ce au loc.

Ca și material magnetic de stocare a datelor a fost alesă o combinație de gadoliniu, fier si cobalt, des folosită datorită interacției puternice ce există intre momentele magnetice și lumină. Puterea optică a laserului (câțiva mJ/m2) a fost apoi atent aleasă in așa fel incît laserul sa încălzească materialul magnetic puțin sub temperatura Curie. La această temperatură momentele magnetice ale domeniilor pot fi ușor inversate, pentru a scrie necesarii biți 1 și 0. Apoi pulsul laserului a fost ales cu o perioadă de 40 femtosecunde, suficient pentru a reorienta momentele magnetice ale domeniilor in direcția dorită. Cum de lumina polarizată circular reușește sa reorienteze spinul nu este incă complet clar, caci un simplu model de absorbtie pare că nu este suficient. Cert este că, experimental, așa cum a arătat Daniel, momentele magnetice ale domeniilor se reorientează dupa direcția spinului fotonului (deci după orientarea polarizării circulare a luminii).

Pentru a fi sigur că pulsul foarte scurt de 40 femtoseconde este suficient să reorienteze momentele magnetice, Daniel a „plimbat” laserul pulsat cu o viteză de 50mm/s deasupra materialului magnetic, și a observat că, într-adevăr, fiecare puls reorientează momentele magnetice. Valoarea timpului efectiv in care această orientare are loc nu este incă clar, pentru că reorientarea poate avea loc și dupa ce pulsul a trecut, dar timpul de reorientare este cert sub o nanosecundă. Desigur insă ca pentru aplicațiile practice acest lucru este mai puțin important, deoarece va exista un singur cap de citire optic.

O problemă mai serioasă este insă capacitatea limitată de stocare a datelor a sistemului prezent. Aceasta deoarece spotul laser are o marime cam de câțiva micrometri, și deci fiecare bit ar avea atunci tot cam câțiva micrometri. In acest fel capacitatea de stocare va fi comparabilă cu cea din alte sisteme optice, ca CD-urile sau DVD-urile, dar mult mai scăzută decit cea a harddisk-urilor magnetice. Daniel Stanciu este insă optimist căci, după părerea lui, dimensiunea efectivă a biților se poate reduce la 100 nanometri, folosind de exemplu spoturi suprapuse, ca în imaginea de mai sus.

In final l-am intrebat pe Daniel dacă știe unde se va duce după ce termină doctoratul. Deși se pare ca are o ofertă atractivă de la o companie americană de harddisk-uri, el preferă sa rămână momentan in Europa de Vest. Să-l felicităm deci, și să-i uram alte succese și pe viitor!

Sursa originală: ScienceNow și preprintul articolului lui Daniel.

2007-07-05

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger