С 1997 г. плотность магнитной записи удваивается ежегодно. Если такая
возможность сохранится, вскоре понадобятся очень маленькие и стабильные
магнитные гранулы. Для каждого магнитного материала и температуры существует
критический размер гранул, ниже которого они могут спонтанно перемагничиваться
из-за термических флуктуаций. Иными словами, при меньших размерах гранул
материал становится суперпарамагнитным ( Подробнее
см.: Звездин А.К., Звездин К.А. Суперпарамагнетизм сегодня: магниты-карлики
на пути в мир квантов // Природа. 2001. N9. С.9-18). Для преодоления
этого ограничения стали использовать материалы с высокой анизотропией.
Гранулы стали меньше, но поле намагничивания - выше.
Другой путь заключается, естественно, в понижении температуры и подавлении
термических флуктуаций. Действительно, состояния с исходной и обратной
намагниченностью гранулы, находящейся в перемагничивающем внешнем поле
соседних гранул, разделены потенциальным барьером. Преодолеть барьер можно
за счет термической активации, и такой процесс перехода может быть существенно
подавлен понижением температуры. К сожалению, еще один канал - туннелирование
- не зависит от температуры. Он и дает квантовый предел, установленный
самой природой.
Сотрудники Исследовательского центра Т.Уотсона компании IBM рассчитали
этот предел на основе теории макроскопического квантового туннелирования
для различных материалов (Applied Physics Letters.
2001. V.79. P.150). В качестве типичного критерия стабильности магнитной
записи было выбрано следующее: каждый бит должен сохранять 95% своей намагниченности
в течение 10 лет.
Каковы же прогнозы? У сплавов кобальта, на которых была продемонстрирована
магнитная память с плотностью записи 10 Гбит/дюйм2,
плотность можно довести до 1.9 Тбит/дюйм2
при температуре 0.1 К, после чего вступает в силу квантовое ограничение.
Среда с железоплатиновыми наночастицами является материалом с высокой анизотропией
и кандидатом на достижение плотности 100 Гбит/дюйм2.
Для этого материала авторы получили ограничение 43 Тбит/дюйм2
при температуре 1.3 К.
PERST
