211service.com
„Hard-Drive Advance“ laimi Nobelio premiją
Šių metų Nobelio fizikos premija buvo skirta porai tyrėjų, kurie atrado magnetinę savybę, kuri atvėrė kelią šiandieniniams greitiems ir kompaktiškiems standžiiesiems diskams, todėl tapo įmanoma viskas – nuo iPod iki didžiulių duomenų centrų, kurie yra interneto pagrindas. Šis atradimas padėjo pagerinti duomenų saugojimo tankį bent dydžiu. Ir tai atveria kelią kelioms eksperimentinėms technologijoms, kurios galėtų ją dar labiau padidinti.
Vertinami bitai: Šiame IBM kietajame diske, kaip ir daugelyje šiuolaikinių standžiųjų diskų, naudojamas efektas, kurį atrado šių metų Novelės fizikos premijos laureatai.
Albertas Fertas , mokslinis direktorius CNRS-Thales jungtiniame fizikos skyriuje Prancūzijoje ir Petras Grünbergas 1988 m., neseniai išėjęs į pensiją iš mokslininko Jülich tyrimų centre Vokietijoje, savarankiškai atrado savybę, kurią Fertas pavadino milžiniška magnetine varža (GMR). GMR leidžia į standųjį diską sudėti daug daugiau informacijos, nes žymiai padidina jautrumą. detektorių, naudojamų informacijos bitams nuskaityti. Per 10 metų nuo šio efekto atradimo IBM pardavė kietuosius diskus.
Prieš atrandant GMR, kietieji diskai priklausė nuo reiškinio, vadinamo magnetovarža, kuris buvo suprantamas daugiau nei 100 metų. Esant magnetinei varžai, magnetinis laukas keičia medžiagos elektrinę varžą, sukeldamas išmatuojamus elektros srovės pokyčius. Kietuosiuose diskuose ši savybė buvo naudojama informacijos bitams aptikti – disko regionams, kurie buvo įmagnetinti viena iš dviejų krypčių. Kai galva eina per tokią sritį, jos magnetinis laukas keičia galvoje tekančią srovę, registruodamas a vienas arba a 0 . Tačiau technologija susidūrė su problemomis, nes didėja atminties tankis ir mokslininkai sukūrė būdus, kaip rašyti vis mažesnius bitus. Įprastiems jutikliams buvo vis sunkiau ir sunkiau aptikti magnetinius bitus, saugomus standžiajame diske, sakoma Deividas awschalom , Kalifornijos Santa Barbaros universiteto fizikos profesorius. Pramonė buvo susidūrusi su šia plytų siena. Kaip įdėti daugiau informacijos į diską ir vis tiek ją perskaityti?
Ferto ir Grünbergo atradimas paskatino naujus jutiklius, kurie, susidūrę su magnetiniu lauku, parodo milžinišką elektroninio pasipriešinimo pokytį. Šis didesnis pakeitimas leido aptikti mažesnius bitus, todėl buvo praktiška į diską įdėti daug daugiau jų. Tai yra priežastis, dėl kurios prieš keletą metų visi matėme labai didelį standžiųjų diskų saugojimo tankio padidėjimą, sako Awschalom. Tai labai paveikė vartotoją.
Milžiniškos magnetinės varžos efektas priklauso nuo kvantinės-mechaninės elektronų savybės, vadinamos sukiniu, kuri yra susijusi su medžiagos magnetinėmis savybėmis. Elektroninė srovė apima elektronus su dviem sukimosi tipais, žymimais aukštyn arba žemyn. Panašiai magnetinės medžiagos gali būti įmagnetintos skirtingomis kryptimis, kurias taip pat galima iškviesti aukštyn ir žemyn. Lengvumas, kuriuo elektronas gali judėti per magnetinę medžiagą, priklauso nuo jo sukimosi. Jei elektrono sukimasis yra aukštyn, jis laisvai judės per magnetą, nukreiptą į viršų, bet susidurs su pasipriešinimu žemyn nukreiptame magnete. Žemyn besisukantis elektronas elgsis priešingai.
Fertas ir Grünbergas išnaudojo šį elgesį sujungdami du medžiagos sluoksnius, vieną įmagnetintą aukštyn ir kitą žemyn. Tada jie panaudojo magnetinį lauką, kuris įmagnetino abi ta pačia kryptimi, ir stebėjo jo poveikį srovei, tekėjusiai per sluoksnius. Jie nustatė, kad kai abu sluoksniai yra orientuoti ta pačia kryptimi, bent vieno tipo elektronai gali laisvai praeiti. Tačiau kai jie yra nukreipti priešingomis kryptimis, abiejų tipų elektronai susiduria su pasipriešinimu, todėl smarkiai sumažėja srovė. Kadangi poveikis yra didelis, magnetinis laukas net iš mažyčio bitelio sukuria pastebimą signalą, leidžiantį aptikti mažesnius bitus.
Šis atradimas netrukus sulaukė viso pasaulio mokslininkų dėmesio, nes jis gali pagerinti standžiuosius diskus. Stuartas Parkinas, IBM tyrimų mokslininkas, atrado, kad efektą galima pasiekti naudojant daug greitesnius ir pigesnius metodus, nei taikė Fertas ir Grünbergas. Tuo tarpu reikėjo sukurti keletą kitų technologijų, kad būtų galima pasinaudoti milžiniška magnetine varža, įskaitant mažesnių bitų rašymo ir tikslesnio skaitymo / rašymo galvučių judėjimo metodus. Pagrindinis IBM mokslininkų atradimas buvo nauja magnetinių sluoksnių konfigūracija, kuri leido sukurti efektą naudojant mažus magnetinius laukus ir naudoti mažose standžiųjų diskų skaitymo / rašymo galvutėse.
Pirmasis disko įrenginys, pagrįstas GMR, 16 gigabaitų standusis diskas, pagamintas IBM, pasirodė 1997 m. Per ateinančius 10 metų ši technologija atvedė į 1 000 gigabaitų (vieno terabaito) kietuosius diskus. Jonas Geriausias , dabar vyriausiasis „Hitachi Global Storage Technologies“ technologas San Chosė, Kalifornijoje. Jis vadovavo grupei IBM, kuri sukūrė pirmąją skaitymo / rašymo galvutės technologiją, pagrįstą GMR. (Patys naujausi iš šių standžiųjų diskų naudoja susijusį efektą, vadinamą tunelinio magnetovarža; kaip ir GMR, jame naudojami priešingomis kryptimis nukreipti magnetiniai sluoksniai, tačiau jis yra dar jautresnis.)
GMR efektas gali būti raktas į dar kelias atminties įrenginių kartas, sako Bestas. Mokslininkams plėtojant naujus būdus, kaip į standųjį diską supakuoti daugiau bitų, dėl kurių diskai gali būti 50 kartų tankesni nei šiandien, su GMR susijusi technologija ir toliau bus naudojama šiems bitams aptikti, sako jis. Ši savybė taip pat labai svarbi naujų tipų įrenginiams, įskaitant magnetinę laisvosios kreipties atmintį (MRAM), kuri yra nepastovi kaip „flash“ atmintis, bet greitesnė ir patikimesnė. Kitoje eksperimentinėje technologijoje, vadinamoje lenktynių trasos atmintimi, kurią dabar kuria Parkin, naudojamas naujo tipo atminties bitas, bet tas, kurį vis tiek galima nuskaityti naudojant GMR pagrįstą įrenginį, sako jis. Lenktynių trasos atmintis ilgainiui galėtų sujungti geriausias standžiųjų diskų, „flash drives“ ir įprastos laisvosios kreipties atminties savybes, tarnaujančias kaip universalus atminties įrenginys. (Žr. Geresnis atminties lustas ir IBM bandymai iš naujo sukurti atmintį.)
Iš tiesų, skirdamas premiją, Nobelio komitetas atkreipė dėmesį į plačią GMR svarbą atveriant naują spintronikos mokslą, kuriame manipuliuojamas elektronų krūviu ir sukimu. Atradimas, kurį komitetas apibūdina kaip vieną iš pirmųjų nanotechnologijų laimėjimų, savo ruožtu tapo naujų nanotechnologijų pritaikymo varomąja jėga.