| cyqdesign | 2018-01-30 16:59 |
科学家们发现了光伸缩下一代数据存储材料SLAC的两台世界领先的超快速原子分辨率“照相机”（Linac相干光源（LCLS）X射线激光器和超快电子衍射装置（UED））的快照相结合，研究小组指出，激光闪光在小于一万亿分之一秒内消除了铁 -铂纳米粒子的磁性，导致材料中的原子在一个方向上靠得更近，并在另一个方向上进一步移动。 [attachment=81793] 铁铂纳米粒子对激光的快速原子响应的图示。铁原子显示为红色，铂原子显示为蓝色。短暂的红色激光会使样品消磁（从对齐的箭头过渡到随机的箭头方向）。这导致原子结构在一个方向上的压缩和在另一个方向上的伸展。 （图：Greg Stewart / SLAC国家加速器实验室） 该结果还首次提供了机械应变的原子级的描述，称为磁致伸缩。当磁化改变时，磁致伸缩在磁性材料中发生。这种现象表现在很多方面，包括变压器的电声。在今天发表在“自然通讯”上的研究之前，研究人员认为这些结构变化发生得相对较慢。然而，新的数据表明，超快过程可以发挥重要作用。 斯坦福大学材料与能源科学研究所（SIMES）是一个斯坦福大学和SLAC联合运营的研究所，该研究所的首席研究员赫尔曼·杜尔（HermannDürr）表示：“过去的铁铂纳米粒子性质模型并没有考虑到这些非常快速和基本的原子运动。 尽管我们还不了解这些过程的全部波及面，包括他们在我们的计算中可能会为未来的数据存储技术的发展开辟新的途径。” 推动磁数据存储的极限 磁性存储设备广泛用于记录我们数字世界几乎所有领域产生的信息，并被认为在可预见的将来仍然是关键的数据存储解决方案。面对日益增长的全球数据量，硬件工程师正致力于最大限度地提高这些媒体可以存储信息的密度。 然而，目前的技术正在接近技术极限。例如，今天的硬盘驱动器可以达到每平方英寸数千亿比特的存储密度，而类似的未来设备预计不会超过每平方英寸超过一万亿比特。需要新的发展来将磁数据存储提高到一个新的更高的水平。 加州大学圣地亚哥分校记忆与记录研究中心主任和这项新研究的合作者埃里克·富勒顿（Eric Fullerton）说：“一种非常有前途的方法可以让我们在磁盘驱动器上使用纳米尺寸的铁铂材料来进行热磁记录。 在这种方法中，信息是用纳米聚焦的激光和磁场，或者甚至可能是单独的激光来编码的，以此来切换纳米粒子的磁化。这些具有更大存储密度的下一代驱动器已经在工业中得到了测试，并且而且很快就会商业化。” SLAC研究考察了这项技术的一个重要方面 - 激光与铁铂纳米粒子的相互作用。 [attachment=81792] 由X射线（左）和通过铁 - 铂纳米粒子样品的电子产生的探测器上的强度模式。 X射线数据揭示了样品磁性状态的信息，电子数据提供了原子结构的细节。 （图片：Alexander Reid / SLAC国家加速器实验室） 结合X射线和电子视觉 研究人员首先将大约50个原子直径的纳米粒子带到LCLS上，然后用一个光学激光脉冲照射在纳米粒子上。利用LCLS的超高亮度飞秒X射线闪光，他们能够跟踪激光如何改变材料的磁化 - 从完全磁化到大部分去磁。一飞秒是百万分之一秒。 他们在SLAC的加速器结构测试区（ASTA）使用UED仪器重复了这个实验，在这个测试区域，一束脉冲高能电子束探测了样品。通过这种方法，科学家制作了一个关于纳米粒子中的原子如何在被激光击中之后移动的定格动画。 来自SIMES和LCLS的该研究的主要作者Alexander Reid说：“只有将两种方法结合起来，我们才能看到激光对超快速原子响应的全貌。激光脉冲改变了材料的磁化，反过来又促使结构发生变化，并引起机械应变。” SLAC的 UED项目负责人王希杰说：“这项研究表明两种方法在一起是多么强大。高能电子束对确定三维原子运动是至关重要的，如果没有X射线，我们就不能将这些运动与材料的磁性行为联系起来。”  原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49238.php（实验帮译）
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