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科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了光伸縮下一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)材料 SLAC的兩臺(tái)世界領(lǐng)先的超快速原子分辨率“照相機(jī)”（Linac相干光源（LCLS）X射線激光器和超快電子衍射裝置（UED））的快照相結(jié)合，研究小組指出，激光閃光在小于一萬億分之一秒內(nèi)消除了鐵 -鉑納米粒子的磁性，導(dǎo)致材料中的原子在一個(gè)方向上靠得更近，并在另一個(gè)方向上進(jìn)一步移動(dòng)。  鐵鉑納米粒子對(duì)激光的快速原子響應(yīng)的圖示。鐵原子顯示為紅色，鉑原子顯示為藍(lán)色。短暫的紅色激光會(huì)使樣品消磁（從對(duì)齊的箭頭過渡到隨機(jī)的箭頭方向）。這導(dǎo)致原子結(jié)構(gòu)在一個(gè)方向上的壓縮和在另一個(gè)方向上的伸展。 （圖：Greg Stewart / SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室） 該結(jié)果還首次提供了機(jī)械應(yīng)變的原子級(jí)的描述，稱為磁致伸縮。當(dāng)磁化改變時(shí)，磁致伸縮在磁性材料中發(fā)生。這種現(xiàn)象表現(xiàn)在很多方面，包括變壓器的電聲。在今天發(fā)表在“自然通訊”上的研究之前，研究人員認(rèn)為這些結(jié)構(gòu)變化發(fā)生得相對(duì)較慢。然而，新的數(shù)據(jù)表明，超快過程可以發(fā)揮重要作用。 斯坦福大學(xué)材料與能源科學(xué)研究所（SIMES）是一個(gè)斯坦福大學(xué)和SLAC聯(lián)合運(yùn)營(yíng)的研究所，該研究所的首席研究員赫爾曼·杜爾（HermannDürr）表示：“過去的鐵鉑納米粒子性質(zhì)模型并沒有考慮到這些非�？焖俸突镜脑舆\(yùn)動(dòng)。 盡管我們還不了解這些過程的全部波及面，包括他們?cè)谖覀兊挠?jì)算中可能會(huì)為未來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展開辟新的途徑�！� 推動(dòng)磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的極限 磁性存儲(chǔ)設(shè)備廣泛用于記錄我們數(shù)字世界幾乎所有領(lǐng)域產(chǎn)生的信息，并被認(rèn)為在可預(yù)見的將來仍然是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。面對(duì)日益增長(zhǎng)的全球數(shù)據(jù)量，硬件工程師正致力于最大限度地提高這些媒體可以存儲(chǔ)信息的密度。 然而，目前的技術(shù)正在接近技術(shù)極限。例如，今天的硬盤驅(qū)動(dòng)器可以達(dá)到每平方英寸數(shù)千億比特的存儲(chǔ)密度，而類似的未來設(shè)備預(yù)計(jì)不會(huì)超過每平方英寸超過一萬億比特。需要新的發(fā)展來將磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提高到一個(gè)新的更高的水平。 加州大學(xué)圣地亞哥分校記憶與記錄研究中心主任和這項(xiàng)新研究的合作者埃里克·富勒頓（Eric Fullerton）說：“一種非常有前途的方法可以讓我們?cè)诖疟P驅(qū)動(dòng)器上使用納米尺寸的鐵鉑材料來進(jìn)行熱磁記錄。 在這種方法中，信息是用納米聚焦的激光和磁場(chǎng)，或者甚至可能是單獨(dú)的激光來編碼的，以此來切換納米粒子的磁化。這些具有更大存儲(chǔ)密度的下一代驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)在工業(yè)中得到了測(cè)試，并且而且很快就會(huì)商業(yè)化。” SLAC研究考察了這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)重要方面 - 激光與鐵鉑納米粒子的相互作用。  由X射線（左）和通過鐵 - 鉑納米粒子樣品的電子產(chǎn)生的探測(cè)器上的強(qiáng)度模式。 X射線數(shù)據(jù)揭示了樣品磁性狀態(tài)的信息，電子數(shù)據(jù)提供了原子結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。 （圖片：Alexander Reid / SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室） 結(jié)合X射線和電子視覺 研究人員首先將大約50個(gè)原子直徑的納米粒子帶到LCLS上，然后用一個(gè)光學(xué)激光脈沖照射在納米粒子上。利用LCLS的超高亮度飛秒X射線閃光，他們能夠跟蹤激光如何改變材料的磁化 - 從完全磁化到大部分去磁。一飛秒是百萬分之一秒。 他們?cè)赟LAC的加速器結(jié)構(gòu)測(cè)試區(qū)（ASTA）使用UED儀器重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)測(cè)試區(qū)域，一束脈沖高能電子束探測(cè)了樣品。通過這種方法，科學(xué)家制作了一個(gè)關(guān)于納米粒子中的原子如何在被激光擊中之后移動(dòng)的定格動(dòng)畫。 |
