Neseniai atrastas naujas fizikinis efektas - ekstraordinarinė magnetovarža (extraordinary magnetoresistance - EMR), kuris, pasak šio atradimo autorių, padės sukurti 40 kartų talpesnius kompiuterių standžiųjų diskų kaupiklius. 2002 m. pavasarį šie mokslininkai, vadovaujami Vašingtono universiteto (Sent Luisas, Montanos valstija) profesoriaus Stiuarto Solino, paskelbė sukūrę eksperimentinę atkūrimo galvutę, kuri yra 10 kartų jautresnė, nei geriausios komercinės diskinių kaupiklių galvutės. Dabar šis įtaisas intensyviai tiriamas ir tobulinamas. Be to, prof. S. Solino teigimu, jų sukurtos atkūrimo galvutės gamybos išlaidos būtų dešimteriopai mažesnės nei dabartinių.

   Ekstraordinarinės magnetovaržos efektas pasireiškia tam tikrose nemagnetinėse sudėtinėse medžiagose. Jei tokios medžiagos bandinys, kuriuo teka srovė, veikiamas magnetiniu lauku, vyksta milžiniškas jo varžos kitimas. S. Solinas šį reiškinį atrado prieš penkerius metus, dirbdamas su keliais kolegomis NEC tyrimo institute Prinstone (Niu Džersio valstija). Jau tada jis su bendradarbiais įžvelgė, kad EMR efektas gali būti panaudotas kuriant didelės talpos (Tb/cm² eilės) standžiųjų diskų kaupiklius (plg.: dabartinių kaupiklių viename kvadratiniame colyje telpa 15 Gb (2,33 Gb/cm²)).

EMR privalumai

   Dabartinės kartos magnetinių kaupiklių atkūrimo galvutės veikia gigantiškos magnetovaržos (giant magnetoresistance - GMR) efekto pagrindu. Jis atsiranda magnetiniu lauku veikiamose sluoksniuotose magnetinėse medžiagose. Atkūrimo galvutė yra pagrindinė kompiuterių diskinių kaupiklių dalis, nuo kurios priklauso kaupiklio talpa.

   GMR kaupiklių atkūrimo galvutė įmontuota į vykdomojo įtaiso svirtelės galą ir juda išilgai disko skersmens, peršokdama nuo vieno takelio prie kito. Viena GMR daugiasluoksnio darinio pusė turi fiksuotą magnetinį lauką, tuo tarpu kito - laisvojo sluoksnio - magnetinis laukas kinta priklausomai nuo jame sukauptų informacijos bitų.

   Kintant išorinio magnetinio lauko orientacijai laisvojo sluoksnio atžvilgiu, plačiu diapazonu kinta GMR varža. Ši savybė yra didelis GMR atkūrimo galvučių pranašumas. Deja, GMR kaupikliai labai jautrūs magnetiniams triukšmams ir šis trūkumas riboja magnetinio jutiklio matmenis - kuo mažesnis jutiklis, tuo labiau jaučiami triukšmai. Dėl šios priežasties egzistuoja teorinė GMR kaupiklių talpos tankio riba. S. Solino vertinimais ji yra 100 Gb/in² eilės.

   EMR galvučių medžiaga nėra magnetinė, taigi jos minėtos ribos neturi. Joms nereikia nuolatinio magnetinio lauko kaip GMR įtaisams. Naujų EMR atkūrimo galvučių magnetorezistyvinės savybės atsiranda magnetiniu lauku veikiant vadinamąsias puslaidininkio ir metalo hibridų orbitales - elektronų debesėlius. Šis tikslas pasiekiamas į šias sudėtines medžiagas įterpiant metalinius nevienalytiškumus, kurie dar vadinami šuntais.

Abu efektai - GMR ir EMR - yra kvantomechaniniai. GMR efektą sukelia elektronų kvantinė savybė - sukinys, o EMR - elektronų orbitalės. Orbitalės apibūdina sritį, kurioje labiausiai tikėtina rasti elektroną. (Pagal kvantinės mechanikos įvaizdžius surištasis elektronas apibūdinamas ne kaip dalelė, bet kaip išplautas debesėlis arba banga. Šie elektronų debesėliai yra įvairių formų ir žymimi raidėmis: pvz.: s orbitalė yra sferinė, p orbitalė - hantelių formos ir t.t.)

Kelias į rinką

   S. Solinas teigia, kad eksperimentinė EMR galvutė puikiai veikia, o jos matmenys atitinka informacijos talpos tankį, kuris didesnis nei teorinė 100 Gb/in² GMR galvučių riba. Svarbu pažymėti, kad EMR galvutės yra ne tik didesnio talpos tankio, bet ir veikia didesne sparta, nes jų medžiaga, palyginti su tradicinių galvučių, pasižymi daug mažesne atsako trukme. Tad mokslo bendruomenė nekantriai laukia naujos informacijos apie šias atkūrimo galvutes, kurios jau dabar yra bemaž 5 kartus spartesnės už įprastines.

   Žinoma, nuo eksperimentinio modelio iki masiškai gaminamos prekės - ilgas kelias. Ekspertai prognozuoja, kad jis gali trukti nuo kelerių metų iki dešimtmečio. Tačiau techniniai ir ekonominiai EMR galvučių privalumai atrodo labai viliojančiai. Galbūt nebetoli ta diena, kai savo nešiojamų kompiuterių atmintinėse lengvai galėsime sutalpinti milijonų romanų turinį. Jei pavyktų sukurti tokius informacijos kaupiklius, kurių viename kvadratiniame colyje tilptų terabitas duomenų, viename 3,5 colių diskelyje tilptų ne keli pilnametražiai filmai, bet visa tūkstančio filmų biblioteka.