Spośród wszystkich wymienionych zastosowań prawdopodobnie największym wyzwaniem są głowice odczytujące dysków. Stacja dysków jest zbudowana z trzech podstawowych komponentów: talerza pokrytego warstwą magnetyczną, czyli nośnika danych, oraz głowicy zapisującej i odczytującej. Wszystkie te trzy elementy trzeba stale doskonalić, aby zaspokoić popyt na coraz tańszy, szybszy i gęstszy zapis danych. Bit informacji zapisany na dysku magnetycznym to niewielki namagnesowany obszar, który bezpośrednio nad sobą wytwarza słabe pole magnetyczne. Dla uproszczenia przyjmijmy, że pole skierowane nad dysk oznacza „1” a pole skierowane pod „0”. Na każdym centymetrze kwadratowym współczesnego dysku mieści się około 3.1 mld bitów, czyli dane są zapisywane z gęstością 3.1 Gb/cm2. Wraz z kurczeniem się rozmiarów bitu, czyli wzrostem gęstości zapisu, głowica odczytująca również musi maleć, a jej czułość rosnąć, aby mogła wykryć słabsze pole magnetyczne wytwarzane przez mniejszy bit. Ponadto musi też szybciej reagować na zmiany pola, ponieważ bit o mniejszych rozmiarach i na szybciej wirującym talerzu krócej pod nią przebywa.

Niestety, strukturę z metalowym dyskiem, która pozwoliła wykazać istnienie nadzwyczajnego magnetooporu, nie jest łatwo zmniejszyć do rozmiaru nanometrów. Aby poradzić sobie z tymi problemami, zespół NEC Princeton rozszerzono o fizyków J. Shena Tsai i Yu. A. Pashkina z NEC Japan specjalistów odpowiednio w dziedzinie przewodnictwa elektrycznego nanostruktur oraz wytwarzania takich struktur za pomocą elektronolitografii. Podstawową strukturę EMR, którą wcześniej opisywałem, nazywa się wewnętrznie zwartą, ponieważ zawiera metalowy dysk (zworę) otoczony półprzewodnikiem niczym wyspę na środku rzeki. W rozszerzonym zespole NEC, którym kierowałem, zauważyliśmy, że taki układ daje się przekształcić w zewnętrznie zwarty, jeżeli skorzysta się z odwzorowania matematycznego zwanego transformacją konforemną.

W ten sposób można otrzymać strukturę, która składa się z dwóch przylegających do siebie pasków, przy czym wszystkie kontakty dwa napięciowe i dwa prądowe są rozmieszczone wzdłuż krawędzi swobodnej półprzewodnika. Zwora (pasek metalu) znajduje się teraz na zewnątrz, po przeciwnej stronie niż kontakty elektryczne. Nie jest łatwo opisać słowami przebieg linii pola elektrycznego ani to, jak pole magnetyczne odchyla nośniki od tych linii (odpychając je od metalu o wysokim przewodnictwie). Cala jednak niezwykłość transformacji konforemnej polega na tym, że element będzie działał dokładnie tak, jak ten z dyskiem, jeżeli geometrię wszystkich jego krytycznych składowych zmienimy zgodnie z regułami wspomnianego przekształcenia. Struktura liniowa z zewnętrzną zworą ma tę zaletę, że znacznie łatwiej ją zaprojektować i wykorzystać w nanoskali.



Tagi: struktura, kontakty, dysk

Podział strony