Berita Fisika Terbaru - Pusaran Magnetik (Magnetic Whirls) untuk Perangkat Penyimpanan Masa Depan


Berita Fisika Terbaru Pusaran Magnetik (Magnetic Whirls) untuk Perangkat Penyimpanan Masa Depan

Berita Fisika Terbaru - Magnetik (anti) skyrmions dalam hal ini magnetic whirls adalah pusaran magnetik kecil secara mikroskopis yang hanya ditemukan pada kelas bahan magnetik. Objek dalam ukuran nano ini dapat digunakan untuk meng-host data digital melalui kehadirannya dalam urutan di sepanjang garis-garis magnetik. Sebuah tim ilmuwan dari Institut Max Planck (MPI) Fisika Mikro di Halle dan Universitas Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) Fisika Kimia Zat Padat di Dresden kini telah membuat pengamatan bahwa skyrmions dan antiskyrmions dapat berdampingan sehingga dapat memperluas kemampuan mereka untuk dikembangkan pada perangkat penyimpanan masa depan. Hasil penelitiannya telah  dipublikasikan pada jurnal ilmiah Nature Communications.



Perkembangan data digital terus meningkat melalui banyaknya divais membuat kebutuhan kapasitas penyimpanan data telah meningkat secara drastis selama beberapa tahun terakhir. Teknologi penyimpanan konvensional saat ini berusaha untuk tetap mengukuti alur permintaan banyaknya data digital tersebut. Pada saat yang bersamaan, konsumsi energi yang terus meningkat dari perangkat konvensional hard disk drive HDD dan random access memory (RAM) telah melewati batasan konsumsi energi yang sewajarnya. Oleh karena itu, saat ini diperlukan divais baru yang memiliki kinerja lebih optimal dengan konsumsi energi yang berkurang secara drastis dari divais sebelumnya.

Salah satu inovasi terbaru yang mejanjikan dapat mewujudkan divais tersebut adalah perangkat penyimpanan memori racetrack magnetik. Perangkat ini terdiri dari garis-garis atau jalur magnetik nanoscopic (racetracks) di mana data dikodekan dalam objek-objek nano magnetik pada posisi yang ditentukan. Salah satu objek nano yang mungkin adalah magnetik (anti) skyrmion. Objek nanoscopic inilah yang merupakan pusaran magnetisasi (magnetic whirls) yang sangat stabil dengan ukuran yang dapat bervariasi dari mikrometer hingga nanometer. Objek-objek ini sifatnya sangat fleksibel dan dapat digerakkan oleh arus, sehingga memungkinkan garis-garis magnetik bekerja tanpa ada bagian yang bergerak. "Dengan menumpuk beberapa racetracks (jalur magnetik) satu sama lain guna untuk membuat kapasitas penyimpanan perangkat memori tiga dimensi dapat meningkat secara drastis dibandingkan dengan solid state drive (SSD) dan bahkan hard disk drive (HDD). Selain itu, perangkat memori jalur magnetik ini akan beroperasi dengan tingkat konsumsi energi yang jauh lebih rendah dibandingkan perangkat penyimpanan konvensional. Tentu divais ini nantinya akan dapat bekerja lebih stabil dengan penggunaan energi yang lebih sedikit "jelas Prof Stuart Parkin, direktur MPI Fisika Mikrostruktur Halle dan Profesor Alexander von Humboldt MLU.

"Skyrmions dan antiskyrmions adalah pusaran magnet 'berlawanan'. Namun, hingga saat ini, diyakini bahwa dua objek berbeda ini hanya terdapat di kelas material yang berbeda." jelas Prof Ingrid Mertig dari institut fisika di MLU. Tim peneliti dari lembaga Max Planck dan MLU sekarang telah menemukan bahwa antiskyrmions dan skyrmions dapat berdampingan pada kondisi tertentu dalam material yang sama. Dr Börge Göbel, anggota kelompok penelitian Mertig, memberikan penjelasan teoretis untuk pengamatan eksperimental tak terduga yang dilakukan oleh Jagannath Jena dalam kelompok Parkin. Bahan kristal tunggal yang diukur senyawa Heusler, dipreparasi oleh Dr Vivek Kumar dalam kelompok riset Prof Claudia Felser di MPU Dresden.

Skyrmions dan antiskyrmion distabilkan pada material yang berbeda oleh interaksi magnetik yang secara langsung terkait dengan struktur material sumber. Dalam beberapa bahan hanya skyrmions dapat terbentuk, sementara di material lain namun antiskyrmion berbeda. Namun, apa yang diabaikan sebelumnya adalah bahwa sifat magnet dalam setiap bahan ("dipol magnetik") juga berinteraksi secara signifikan satu sama lain melalui interaksi masing-masing dipolnya. Interaksi ini lebih disukai oleh skyrmions dibandingkan antiskyrmion. Untuk alasan ini, bahkan "bahan antiskyrmion" dapat menunjukkan skyrmions (tetapi tidak sebaliknya). Namun ketika suhu diturunkan, interaksi magnetik ini lebih condong ke antiskyrmions. Apabila terdapat suhu transisi kritis, barulah kedua object ini dapat berinteraksi secara berdampingan.

Selain relevansi mendasarnya, temuan ini memungkinkan untuk versi lanjutan dari penyimpanan data memori racetrack, di mana urutan bit dapat dikodekan melalui urutan skyrmions ('1' bit) dan antiskyrmions ('0' bit). Konsep ini akan lebih baik daripada divais konvensional sebelumnya.



Journal Reference:
Jagannath Jena, Börge Göbel, Tianping Ma, Vivek Kumar, Rana Saha, Ingrid Mertig, Claudia Felser, Stuart S. P. Parkin. Elliptical Bloch skyrmion chiral twins in an antiskyrmion system. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-14925-6

Sumber Berita: