Nhờ hiệu ứng lượng tử, các nhà khoa học tìm được cách tạo nên siêu ổ cứng mới

Hiệu ứng lượng tử mới phát hiện cho phép các nhà khoa học kiểm soát được hướng quay của các hạt electron trên hợp kim làm nên ổ đĩa cứng, tạo nên các thiết bị lưu trữ mới nhanh hơn, dung lượng lớn hơn đáng kể so với trước.

Các nhà nghiên cứu từ phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, Đại học Oakland ở Michigan và đại học Fudan ở Trung Quốc đã khám phá ra một phương thức khai thác cấp độ lượng tử, có thể trao cho các kỹ sư khả năng kiểm soát lớn hơn đối với các đặc tính từ học của những kim loại nhất định. Những khám phá này được phát hiện khi kiểm tra các loại kim loại được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trong các ổ đĩa cứng.

Về cơ bản, các nhà khoa học đã quan sát thấy một hiệu ứng lượng tử có tiềm năng điều khiển các đặc tính nhất định của từ tính trong kim loại bằng cách quay (spin) các electron theo hướng này hoặc hướng khác.

Nhà nghiên cứu tại Argonne, Axel Hoffmann, đồng tác giả của nghiên cứu nói với trang Phys.Org: “ Theo các thuật ngữ kỹ thuật, chúng tôi đã khám phá ra một hiệu ứng quy mô lớn đối từ việc giảm rung từ trong các lớp hợp kim cobalt-sắt với kích cỡ nano phủ lên một mặt của chất nền Magiê oxit. Bằng cách kiểm soát khả năng quay electron, giảm rung từ sẽ quyết định tốc độ suy giảm năng lượng, kiểm soát các khía cạnh của sự từ hóa.”

Bất ngờ nhất là việc khám phá này được chứng minh rõ rệt trên hợp kim sắt-cobalt, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như ổ đĩa từ. Những khả năng mới phát hiện này có thể cho phép lưu trữ hoặc truy xuất thông tin nhanh hơn, cũng như chứa được lượng thông tin lớn hơn trong một không gian nhỏ hơn.

Giảm rung từ là hiện tượng xảy ra khi từ trường đi qua một chất dẫn điện và làm cảm ứng một dòng điện trên chất dẫn đó. Dòng điện trên chất dẫn đó ngay lập tức tạo ra nên một từ trường đối nghịch lại, gây ra suy giảm từ trường và sản sinh ra nhiệt bên trong chất dẫn, tương tự như việc sinh nhiệt của dây điện trong quá trình sử dụng.

Hiện tượng giảm rung từ chịu trách nhiệm cho nhiều đặc tính của từ trường, vốn đang được các kỹ sư sử dụng để biến các hợp kim thành những thiết bị lưu trữ dữ liệu, điều khiển các động cơ từ trường và vận hành một số loại phanh nhất định.

Thông qua việc sử dụng kỹ thuật quay electron mới được phát hiện ra, với tiềm năng thay thế hoặc tăng cường cho các phương pháp nung hợp kim truyền thống, các nhà khoa học tin rằng họ có thể đạt được một bước tiến nhảy vọt trong khả năng kiểm soát từ trường – khi chúng liên quan đến các hợp kim cụ thể này.

Tài liệu của nhóm nghiên cứu cho biết:

“ Kết quả của chúng tôi cung cấp những hiểu biết mới về cơ chế giảm rung trong các kim loại sắt từ, điều rất quan trọng cho việc tối ưu các đặc tính động lực của những thiết bị từ tính trong tương lai.”

Khả năng quay cũng giống như khối lượng hoặc điện tích, nó là một đặc tính mà mọi electron đều có. Kiểm soát được thành phần của vật lý lượng tử này sẽ mang lại những tiềm năng không thể biết trước đối với kỹ thuật, hóa học và vật lý học.

Bên cạnh việc sử dụng nó như một phương tiện kiểm soát từ tính, phương thức này còn hứa hẹn mang đến cách thức mới nhằm phân chia các nguyên tử nước để cung cấp hydro làm nhiên liệu sạch mà không làm sản sinh ra các sản phẩm phụ không mong muốn như hydro peroxide. Xa hơn nữa, một số nhà vật lý còn kỳ vọng có thể khai thác nó cho một số ứng dụng khoa học viễn tưởng khác như cống lượng tử hoặc động cơ warp.

Tham khảo The Next Web