nieuws

Dataopslag met licht doorbraak naar gegevensopslag in fotonische chips

R&D

Licht is de meest energie-efficiënte manier om informatie mee te verzenden, maar is niet eenvoudig om op te slaan. Datacentra maken daarom gebruik van magnetische harde schijven, ook al kost het versturen van informatie veel energie. Onderzoekers van het Institute of Photonic Integration aan de TU Eindhoven hebben een ‘hybride techniek’ ontwikkeld die de voordelen van licht en magnetische opslag combineert.

Dataopslag met licht doorbraak naar gegevensopslag in fotonische chips

TU Eindhoven heeft een hybride techniek ontwikkelt die de voordelen van licht als informatieverzender en magnetische harde schijven combineert. Ultrakorte lichtpulsen maken het mogelijk om gegevens direct in een magnetisch geheugen te schrijven op een snelle en zeer energiezuinige manier. Volgens de onderzoekers zal deze vinding voor een doorbraak zorgen in de gegevensopslag in toekomstige fotonische chips.

Tot 1.000 keer sneller

Op een harde schijf worden gegevens opgeslagen in de vorm van ‘bits’, kleine magnetische domeinen met een noord- en een zuidpool. De richting van deze polen bepaalt of de bits een digitale 0 of een 1 bevatten. Het schrijven van de gegevens wordt bereikt door de richting van de magnetisatie van de bijbehorende bits ‘om te schakelen’. In reguliere technieken vindt het schakelen plaats door een extern magnetisch veld aan te leggen, die de richting van de noord- en zuidpool dwingend bepaalt. Ook is het mogelijk om optisch te schakelen. In dit geval maakt men gebruik van een extreem korte laserpuls. Dit optische schakelen is al een tiental jaar bekend volgens Mark Lalieu, promovendus bij de faculteit Technische Natuurkunde van de TU/e. “Het schakelen van de magnetisatie in materialen die conventioneel gebruikt worden in de spintronica vereist echter meerdere laserpulsen en dus kost het schrijven teveel tijd en energie”, stelt hij.
De promovendus heeft samen met begeleider Reinoud Lavrijsen een oplossing gevonden om het optisch schakelen te realiseren met één enkele laserpuls in materialen die zeer geschikt zijn voor spintronicatoepassingen (de zogeheten synthetische ferrimagneten). Hierdoor gebeurt het schrijven energiezuinig én snel. Tot 1.000 keer sneller dan wat met huidige technologie mogelijk is.

Racetrackgeheugen

Lalieu combineerde het optisch schakelen in zijn onderzoek met het zogenoemde racetrackgeheugen, een magnetische draad waardoorheen de gegevens, in de vorm van magnetische bits, efficiënt worden getransporteerd met behulp van een elektrische stroom. In dit systeem worden magnetische bits continu met licht opgeslagen en onmiddellijk langs de draad getransporteerd door de elektrische stroom, waardoor ruimte vrijkomt voor lege magnetische bits en dus nieuwe gegevens kunnen worden opgeslagen.  Op deze manier werden enkele tussenliggende elektronische stappen overgeslagen.

Van micro- naar nanoschaal

Het onderzoek werd gedaan met microdraden. In de toekomst moet de testopstelling worden verkleind naar nanoschaal om beter te kunnen samengaan met computerchips. Om de integratie van een fotonisch computergeheugen compleet te maken, werkt de onderzoeksgroep Physics of Nanostructures ook aan het optisch uitlezen van de (magnetische) data.

Lalieu is een promovendus in de onderzoeksgroep Physics of Nanostructures in de faculteit Technische Natuurkunde en zal zijn proefschrift verdedigen op 11 maart 2019. Het onderzoek (‘Integrating optical switching with spintronics’ van M.L.M. Lalieu, R. Lavrijsen and B. Koopmans) is inmiddels gepubliceerd in Nature Communications.

Bron: TU/e

Reageer op dit artikel