Молодые ученые ДВФУ разработали уникальный метод хранения информации

Совсем скоро, 8 февраля, мы будем отмечать День российской науки. Ученым Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) есть что предъявить к этой дате и показать, что не зря они едят свой хлеб. Так, физики из Института наукоемких технологий и передовых материалов (ИТПМ) разработали революционный метод хранения информации на носителях наноразмера.

Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Small, который входит в пятерку самых рейтинговых мировых периодических изданий в области наноинжиниринга. Работа попала в ТОП-100 статей российских исследователей.

При этом, в отличие от большинства представленных в журнале работ, все исследования были проведены в пределах одной лаборатории пленочных технологий ДВФУ, без участия зарубежных специалистов. Наши молодые сотрудники ИТПМ справились с задачей без посторонней помощи.

Информация на магнитные накопители записывается дорожками - по аналогии с устаревшими технологиями записи аудио- и видеокассет (в свое время многие перематывали такие кассеты, воткнув в них карандаш). Но за кажущийся простотой скрывается настоящий прорыв, до которого не смогли додуматься и самые передовые научные лаборатории мира.

- Мы разработали многоступенчатый метод изготовления магнитных наномедуз - наноструктур необычной формы, в основе которых лежит создание двухслойных пористых шаблонов из оксида алюминия, получаемых методом анодирования. Это когда на поверхности металла создается оксидная пленка, - знакомит нас с хитростями открытия Алексей Самардак, доцент департамента общей экспериментальной физики ИТПМ. - Однослойные матрицы оксида алюминия со сквозными порами обычно используются как микрофильтры или шаблоны для задания формы выращиваемых внутри них нанообъектов - нанопроволоки, нанотрубок и нанопружин. Двухслойные же шаблоны, предложенные нами, позволяют комбинировать в одной пластине поры различного диаметра, что открывает новые пути для их использования.

В частности, по словам ученого, такие матрицы можно применять для выращивания как раз наномедуз - нанопроволок, состоящих из "головы", из которой растут 3-7 "ножек" меньшего диаметра.

Алексей Самардак отметил, что в качестве материала для получения наномедуз приморские исследователи использовали никель. Этот выбор был сделан не просто так - никель является магнитным материалом, а его свойства в большой степени зависят от формы нанообъекта, что и привело к необычным эффектам. В наномедузах наблюдался целый ряд таких редких и ранее неисследованных феноменов, как несимметричное распределение полей рассеивания и образование магнитных "штопоров". На основе полученной информации ученые и предложили использование никелевых наномедуз в качестве носителей информации.

Как уже отмечалось, в основу технологии лег известный концепт записи дорожек, который успешно использовался на аудио- и видеокассетах. В этих, уже ставших архаичными, устройствах различные области магнитной ленты намагничивались в разные стороны записывающей головкой. При механическом прокручивании ленты магнитным сенсором данные считывались и интерпретировались проигрывателем как ноль или единица, что позволяло представлять последовательность этих областей в форме видео- и аудиосигнала.

Теперь магнитные наноструктуры используются в качестве очень маленьких дорожек, на которые записывается информация. Главная хитрость в том, что при использовании наномедуз никакого механического движения объекта нет. Как показали исследования, магнитные домены можно двигать электрическим током, притом с гораздо большей скоростью, чем максимально возможная скорость движения магнитной ленты в кассетах - от 1 километра в секунду и более.

По словам ученого, практическое использование наномедуз очевидно - это позволит значительно увеличить плотность записи информации, так как каждая наномедуза занимает около 300 нанометров на чипе, а внутри нее потенциально возможно вместить несколько тысяч бит информации. Медузоподобная форма также может серьезно уменьшить энергетические затраты при записи и упростить сам процесс.

Правда, есть одно "но". Алексей Смардак признался, что запатентовать изобретение у ученых не получилось.

- Слишком много бюрократии в этом деле, - говорит он. - Преодолеть все препоны нам просто невозможно. Поэтому мы для себя решили, что будем заниматься фундаментальной наукой, ну а практику оставим для тех, кому это нужно.

Так что, если завтра в какой-нибудь стране вдруг "выплывет" наномедуза, а потом Россия будет закупать там передовое оборудование, основанное на российском же изобретении, удивляться не стоит.

При этом Алексей Самардак добавил, что государственные вложения в науку дают возможность решать самые разные задачи. Та же лаборатория пленочных технологий университета оснащена по последнему слову техники, а система грантов позволяет не испытывать сложностей с финансированием.

- Я могу утверждать, что у нас в лаборатории есть высокотехнологичное оборудование, которое вы можете встретить в ведущих научных центрах мира, - заверил ученый. - Наша работа достойно финансируется. Поэтому сегодня, по крайней мере от университетской науки, можно ждать хороших результатов.

Согласна с ученым и студентка второго курса Софья Селина, которая обучается в ДВФУ по специальности наноэлектроника и нанотехнологии. Девушка буквально "прописалась" в современной лаборатории.

- У студентов ДВФУ сегодня есть отличная возможность не только учиться, но и заниматься практической деятельностью. У нас современное оборудование и хорошие наставники, а двери лабораторий всегда открыты. Мне очень интересна моя специальность. Я считаю, что за нанотехнологиями - будущее, и мне бы хотелось быть в числе тех, кто занимается этой наукой.