Supersnel schrijven met licht

TU/e-onderzoeker Youri van Hees gebruikt ultrakorte lichtpulsen om informatie te kunnen schrijven en combineert zo de voordelen van licht en magnetische opslag. 

Van Hees’ proefschrift lijkt een ouderwetse Engelse tabloid. De Spintronic Chronicle verhaalt op ludieke wijze over femtomagnetisme, fotonica en spin-transport. Een slimme manier om zware bèta-kost voor het grote publiek interessant te maken? “Meer een prettige bijkomstigheid,” aldus de auteur. “Toch was het erg leerzaam om voor niet-natuurkundigen mijn onderzoek op een aansprekelijke manier op te schrijven. Pas dan merk je hoe zeer je met bepaalde terminologie vergroeid bent.”

Van Hees is de afgelopen vier jaar druk in de weer geweest met femtosecond lasers, spiegeltjes en dunne magnetische laagjes. En dankzij zijn onderzoek is het schrijven van data op een magnetisch geheugen met behulp van licht weer een stap dichterbij. Belangrijk voor datacentra, die licht graag willen gaan gebruiken om informatie te verzenden. Van Hees: “Magneten worden al heel lang gebruikt om data op te slaan. Dat gebeurt met een elektronische tussenstap. Maar door met een ultrakorte laserpuls op magnetisch materiaal te schieten, zag ik dat er niet alleen lokaal iets gebeurde, maar dat het ook elektronen kan laten bewegen, die magnetische informatie met zich mee dragen.”

Van Hees zette enkele korte lichtpulsen achter elkaar en gebruikte dit om met spiegeltjes de magnetische materialen te beïnvloeden. “Met deze hele snelle lichtpulsen konden we al de noord- en zuidpool van de magnetische domeintjes wisselen, waardoor de elektronische tussenstap overbodig wordt. Nu is het ook mogelijk om van tevoren zeker te weten dat je een ‘0’ of ‘1’ gaat schrijven, zonder de begintoestand van de bit te hoeven weten. Dat maakt het nog efficiënter. Ook hebben we onderzocht welke magnetische materialen we moeten gebruiken om met deze nieuwe lichtmethode stabiele bits te krijgen. De standaard sandwichformule van laagjes kobalt en gadolinium kunnen we hiermee niet gebruiken om stabiel data op te slaan. Een extra atoomlaagje van het ferromagnetische metaal terbium eroverheen werkt echter heel goed. Wel moeten we nog op zoek naar de juiste balans. Want hoewel we nu stabiele bits hebben, gaat het schakelen van de magnetisatie dan weer net iets minder efficiënt.”

Gebroken spiegel

Volgens Van Hees is het schrijven van data met licht op labniveau mainstream aan het worden, en houdt de chip-industrie dergelijke onderzoeken dan ook nauwlettend in de gaten. “Maar om onze laserpulsen te genereren is nu nog een kast nodig van 60x30x30 cm. Het gaat nog wel even duren om dat in een broekzak te krijgen.”