Покрытие лент VHS-кассет снова пригодится для хранения информации

Тест на возраст — помните кассеты VHS? Они были популярны в 1970-х и 80-х годах, но сейчас их заменили другие цифровые носители. Однако покрытие лент таких кассет заинтересовали современных учёных.

Покрытия лент VHS кассет состоят из оксида хрома и обладают интересными электрическими и магнитными свойствами. Оксид хрома — полуметалл, а значит, его электрические свойства могут колебаться между проводником и диэлектриком, в зависимости от его электронной конфигурации. Иными словами, они могут вести себя как проводники, полупроводники или изоляторы в зависимости от количества присутствующих атомов кислорода.

Такие инновации актуальны для такого раздела электроники как спинтроника. Если обычные электронные устройства управляются потоком электрического заряда, спинтроника также использует спин (особое квантовое свойство электронов),что потенциально даст большую емкость памяти и увеличит скорость передачи данных.

Это не фантастика — в конце 90-х годов прошлого столетия за счёт подобной инновации случился резкий скачок объема существовавших тогда компьютерных магнитных жестких дисков. Ёмкость увеличилась в несколько сотен раз! Теоретически, этот успех можно повторить.

Исследователи выяснили, что добавление атомов кислорода к соединениям хрома увеличивает их металлические свойства, а эти изменения можно очень точно контролировать. Следовательно, станет возможно создать куда меньшие электронные устройства и значительно увеличить возможности обработки и хранения данных.

Оксиды хрома особенно хорошо подходят для таких применений из-за высокой спиновой поляризации, характерной для них. Это означает, что кластеры хрома могут принимать довольно широкий диапазон состояний проводимости в зависимости от количества атомов кислорода или степени окисления.

Исследователи наблюдали движение электронов с помощью фемтосекундного лазера — словно стробоскопом, вспышки отмеряли миллионную миллиардную доли секунды. Удалось увидеть, что когда атомы кислорода добавляются к кластерам хрома, происходит переход между свойствами проводимости.

Исследование опубликовано в JACS.