Radboud Universiteit Nijmegen


Persbericht 07-83

!!! Embargo tot 27 juli 2007 !!!

Nijmegen, 26 juli 2007

Doorbraak in dataopslag; Magneten ompolen kan wél met licht

Magneten ompolen met licht in plaats van met een tweede magneet. Menig natuurkundige hield het niet voor mogelijk, maar het kan, en nog supersnel ook. Onderzoekers van de Radboud Universiteit Nijmegen zijn er, samen met Japanse collega's, in geslaagd om een magneet om te polen met behulp van een circulair gepolariseerde lichtflits. De nieuwe methode, waarop patent is aangevraagd, werkt honderdduizend keer sneller dan bestaande technieken en kan op termijn leiden tot veel snellere harddisks. De onderzoeksgroep onder leiding van prof. Theo Rasing, hoogleraar Experimentele vastestoffysica aan de Radboud Universiteit, heeft hiermee de cover gehaald van het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters van 27 juli.

In een harde schijf van een gewone pc zitten rond de 2 biljoen magneetjes. Om informatie (bits, enen en nullen) op te slaan - moeten die magneten zeer snel 'omgepoold', ofwel geschakeld kunnen worden - van noord naar zuid of andersom. Tot nog toe gebeurt dit schakelen in computers met een elektromagneet, en wel binnen een paar nanoseconden (1 nanoseconde is een miljardste deel van een seconde). Dat is al bijzonder snel, zeker vergeleken met computers van een halve eeuw geleden. Met de bestaande technologie, dus ompolen met een elektromagneet, zijn verdere verbeteringen nauwelijks meer mogelijk.

Honderdduizend keer sneller
Ook wetenschappers veronderstelden tot op heden dat de limiet was bereikt. De onderzoekers van het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit hebben echter een geheel alternatieve methode gevonden die deze snelheidslimiet met gemak achter zich laat. Zij slaagden erin om een magneet om te polen met behulp van een circulair gepolariseerde lichtflits die slechts 40 femtoseconde duurde. Aangezien 1 femtoseconde een miljoenste deel van een nanoseconde is betekent 40 femtoseconden dat de nieuwe techniek ongeveer honderdduizend keer sneller is dan de huidige limiet.

Met laserlicht magneten bedienen
De Nijmeegse onderzoekers (en hun Japanse collega's) zijn erin geslaagd om in een dunne magnetische film (bestaande uit ijzer, kobalt en gadolinium) bits te schrijven met behulp van circulair gepolariseerd licht De interactie van dit licht met de magnetische film genereert een zeer sterk magneetveld waarvan de richting bepaald wordt door de draairichting van de polarisatie: rechts- respectievelijk linksom correspondeert met een naar boven of naar beneden gericht veld. Dit op zichzelf al verassende feit is twee jaar geleden onthuld in een Nature-publicatie van de Nijmeegse groep en beschreven via het inverse Faraday-effect. Echter, de toen behaalde veranderingen van de magnetisatierichting bedroegen slechts enkele graden en waren bovendien niet stabiel. De huidige resultaten laten zien dat met behulp van licht de magnetisatierichting van een magnetische film op een gecontroleerde en stabiele manier kan worden gemanipuleerd.

Opzienbarende resultaten
Wetenschappers over de hele wereld waren buitengewoon verrast over dit resultaat. 'Magneten beïnvloeden met licht kán niet', schreef de één. 'Laserlicht heeft niet voldoende energie', reageerde een ander. Vorig jaar nog kwam er een boek uit over de meest recente ontwikkelingen in nanomagnetisme waarin het idee als volslagen onmogelijk werd afgedaan, vertelt Theo Rasing. 'De huidige, op de thermodynamica gebaseerde theorieën, hebben dan ook geen verklaring voor deze opzienbarende resultaten. Maar we kunnen onze vondst goed onderbouwen. Dat hebben we ook gedaan in het artikel dat niet voor niks de cover van Physical Review Letters heeft gehaald.'

Het onderzoek aan de Radboud Universiteit Nijmegen, dat ten grondslag ligt aan deze publicatie, is mede gefinancierd door het EU-RTN netwerk "Dynamics", het NanoNed-programma en NWO (Vidi-subsidie voor dr. Alexey Kimel).

Referentie
C. D. Stanciu, F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsukamoto, A. Itoh and Th. Rasing "All-optical magnetic recording with circularly polarized light" Physical Review Letters Volume 99, number 4;(27 juli 2007)

Verdere informatie:
Prof. Dr. Theo Rasing, 024-3653102 (werk) of 024-3232502 (privé) (th.rasing@science.ru.nl) Dr. Alexey Kimel, 024-3653026 (a.kimel@science.ru.nl) Daniel Stanciu 024-3653094 (d.stanciu@science.ru.nl)

Bijschrift bij de illustratie in de bijlage:
Optisch schakelen van magnetische bits met behulp van circulair gepolariseerde laserpulsen van 40 femtoseconden. Door het veranderen van de polarisatie (van links- naar rechtsdraaiend) kan de magnetisatierichting van de 20 micrometerspot worden veranderd.

Wetenschapsredactie Radboud Universiteit Nijmegen, tel. 024-3616000


---- --