Įrenginio veikimas pagrįstas magnetinių būsenų įrašymu optiniais impulsais. Pasak autorių, be didelės veikimo spartos, atminčiai reikia itin mažai energijos būsenos perjungimui iš „0“ į „1“ – maždaug milijardą kartų mažiau, nei HDD ir „flash“. Tyrimas publikuotas žurnale „Nature“.
Vienas iš atminties elementų spartinimo būdų – magnetinio (HDD) ar elektrinio („flash“) įrašymo pakeitimas magnetooptiniu. Tam tikrais lazerio impulsais veikiami magnetinių medžiagų domenai gali pakeisti savo įmagnetėjimą, o magnetų koerciškumas neleidžia šiam įmagnetėjimui išnykti. Tačiau tuo pat metu medžiaga sugeria optinį spinduliavimą ir šyla. Įkaitusios virš tam tikros temperatūros (Curie taško) magnetinės medžiagos magnetinių domenų išsidėstymas suyra, ir įrašyta informacija prarandama. Su šiomis problemomis susidūrė fizikai, kurie bandė sukurti tokią atmintį metalų lydinių pagrindu.
Naujojo darbo autoriai rado medžiagą, kuriame magnetinės būsenos perjungimo energija daug mažesnė, nei reikalinga įkaitinimui iki Curie taško temperatūros. Tai itrio–geležies granatas, kuriame dalis geležies atomų pakeista kobalto atomais. Ši optiškai skaidri medžiaga nepraleidžia elektros srovės.
Įrašydami informacijos bitą, fizikai medžiagos plotelį išilgai vienos granato kristalografinės ašies apšvietė tam tikros poliarizacijos femtosekundiniu lazerio impulsu. Tada kobalto jonuose įvyksta elektronų perskirstymas, pakeičiantis granato domenų įmagnetėjimą. Mokslininkų vertinimu, permagnetinant 20×20×10 nanometrų bitą, išsiskiria 22 atodžauliai šilumos. Palyginimui, įrašant vieną bitą į standųjį diską, panaudojama ~10-100 nanodžaulių energijos (milijardą kartų daugiau). Vieno bito įrašymo ir nuskaitymo laikas yra <20 pikosekundžių, kai tuo tarpu „flash“ atminties technologijos (skaitymo) – 10 000 pikosekundžių. Įrašytą informaciją ištrinti galima, trumpai paveikus išoriniu magnetiniu lauku. Autoriai patikrino sistemos veikimo stabilumą, kelias dienas atlikdami įrašymo/nuskaitymo/trynimo ciklus.
Mokslininkų žodžiais tariant, perjungimo sparta gali būti dar padidinta. Įmagnetėjimo perjungimą lemia medžiagos savybių anizotropija – jų nevienodumas skirtingomis kryptimis. Fizikai tvirtina, kad granato anizotropiškumą galima keisti išoriniais elektros laukais. Taip galima pasiekti, kad magnetinių būsenų perjungimas vyktų tik tuo pat metu įjungus elektrinį lauka ir spinduliavimą šviesa. Taip tikimasi dar sumažinti išsklaidomos šilumos kiekį.
