دیسک سخت وسیله‌ای است با یک یا چند صفحه‌ی نامغناطیسی (مثل آلومینیوم و شیشه) که سطح آن‌ها با موادی مغناطیسی پوشش داده شده که بتوان داده‌ها را به طور مغناطیسی بر روی آن‌ها ضبط نمود. در دیسک‌های قدیمی از اکسیدِ آهن۳ به عنوان ماده‌ی مغناطیسی استفاده می‌شد؛ ولی در دیسک‌های امروزی معمولاً از آلیاژهای کبالت استفاده می‌شود.

دیسک‌های سختِ جدید¹، اطلاعات را به وسیله‌ی کنترلِ مغناطشِ عنصرهای حافظه‌ی‌شان با میدانِ مغناطیسی ذخیره می‌کنند. چنین دست‌گاه‌هایی، اگر با میدان الکتریکی کنترل شوند، شاید بازدهیِ انرژيِ بیش‌تری داشته باشند؛ ولی بسیاری از موادی که تا کنون مورد بررسی قرار گرفته‌اند، فقط در دماهای خیلی پایین، کارآیی دارند. اینک پژوهش‌گرانِ گروهِ ویگنگ ونگ² از دانشگاه آریزونا در توسان³ و هم‌کاران‌شان نشان داده‌اند که میدان‌های الکتریکی می‌توانند به طور مؤثری ویژگی‌های مغناطیسیِ یک غشای نازک کبالت را در دمای اتاق کنترل کنند. نتایجِ آنان آشکار می‌کند که ولتاژهای کوچک اعمال‌شده می‌تواند حالتِ مغناطیسیِ ماده را به صورتی پای‌دار تغییر دهد؛ که این، یک ویژگیِ بسیار مهم برای دست‌گاه‌های حافظه است.

پژوهش‌های پیشین نشان داده‌بود که میدان‌های الکتریکی می‌تواند مغناطشِ غشاهایِ نازکِ فرومغناطیس را عوض کند؛ ولی این اثر هم‌واره کوچک بود و به خاطر وابستگی به بازآراییِ بار توسط میدانِ الکتریکیِ القایی، به محض خاموشیِ میدان، ناپدید می‌شد. اینک این پژوهش‌گران با وادار کردنِ یون‌های اکسیژن به حرکت از میانِ یک لایه‌ی اکسید و تغییرِ حالتِ اکسایشِ غشایِ نازکِ کبالت، به اثری بزرگ و پای‌دار دست یافته‌اند. این پژوهش‌گران یک غشای کبالت با ضخامت چند اتم را میانِ لایه‌ای فلزی و لایه‌ای اکسید ساندویچ کردند و ناهم‌سان‌گردیِ مغناطیسیِ غشایِ کبالت را به عنوان تابعی از قطبش و مدت میدان الکتریکیِ اعمال‌شده به غشا مشخص نمودند. ولتاژهایی به کوچکیِ چند ولت، منجر به تغییری بازگشت‌پذیر و پای‌دار در ناهم‌سان‌گردی می‌شد که بیش از دو مرتبه‌ی بزرگی بزرگ‌تر از نتایج پژوهش‌های پیشین بود. این اثر، باعث تغییراتی در مقاومت الکتریکیِ عرضیِ نمونه می‌شد که می‌تواند در دست‌گاه‌های راه‌اندازی‌شده با الکتریسیته به عنوان سوپاپ یا دریچه‌ی اسپینی⁴، مورد استفاده قرار گیرد؛ گرچه سرعتِ تجمعِ آن (چنده ده ثانیه)، به عنوان مانعی برای کاربردهای عملی باقی می‌ماند.

1 modern hard drives

2 Weigang Wang’s group

3 University of Arizona, Tucson

4 spin valve

منبع: Synopsis: Controlling Magnetism by Electricity

مرجع:

Reversible Control of Co Magnetism by Voltage-Induced Oxidation

Chong Bi, Yaohua Liu, T. Newhouse-Illige, M. Xu, M. Rosales, J. W. Freeland, Oleg Mryasov, Shufeng Zhang, S. G. E. te Velthuis, and W. G. Wang

Phys. Rev. Lett. 113, 267202 (2014)

Published December 30, 2014