En utilisant le rayonnement synchrotron à SPring-8, une installation de rayonnement synchrotron à grande échelle, l'Université de Tohoku, Toshiba Corporation, et le Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) ont réussi pour la première fois à imager la dynamique de magnétisation d'une tête d'écriture de disque dur (HDD), avec une précision d'un dix milliardième de seconde. La méthode permet une analyse précise des opérations de la tête d'écriture, accélérer le développement des têtes d'écriture de nouvelle génération et augmenter encore la capacité du disque dur. Les détails de la recherche ont été publiés dans le Journal de physique appliquée le 6 octobre et présenté à la 44e Conférence annuelle sur le magnétisme au Japon, le 14 décembre.

International Data Corporation prévoit une multiplication par cinq du volume de données générées dans le monde au cours des sept années entre 2018 et 2025. Les disques durs continuent d'être les principaux périphériques de stockage de données utilisés, et en 2020, la capacité totale annuelle des disques durs expédiés devrait dépasser un zettaoctet (10 ²¹ octets), avec des ventes atteignant 20 milliards de dollars. Sécuriser des augmentations supplémentaires de la capacité du disque dur et des taux de transfert de données plus élevés avec des conceptions de tête d'écriture logique nécessite une compréhension exhaustive et précise des opérations de tête d'écriture.

Il y a, cependant, barrières élevées pour y parvenir :les têtes d'écriture actuelles ont une structure très fine, avec des dimensions inférieures à 100 nanomètres. L'inversion de la magnétisation se produit en moins d'une nanoseconde, rendant difficiles les observations expérimentales de la dynamique de la tête d'écriture. Au lieu, l'analyse de la tête d'écriture a été réalisée par des simulations de dynamique d'aimantation, ou effectué indirectement en évaluant les performances d'écriture sur le support d'enregistrement magnétique. Les deux approches ont leurs inconvénients, et il existe une demande claire pour une nouvelle méthode capable de capturer avec précision la dynamique d'une tête d'écriture. Université du Tohoku, Toshiba, et JASRI a utilisé le microscope à balayage magnétique à dichroïsme circulaire à rayons X doux installé sur la ligne de lumière BL25SU à SPring-8 pour développer une nouvelle technologie d'analyse pour les têtes d'écriture HDD.

La nouvelle technologie réalise des mesures résolues dans le temps grâce à un contrôle de synchronisation synchronisé, dans lequel une tête d'écriture est actionnée à un intervalle d'un dixième du cycle des impulsions de rayons X périodiques générées à partir de l'anneau de stockage SPring-8. Simultanément, des rayons X focalisés balayent la surface faisant face au support d'une tête d'écriture, et le dichroïsme circulaire magnétique image les changements temporels de l'aimantation. Cela permet d'atteindre une résolution temporelle de 50 picosecondes et une résolution spatiale de 100 nanomètres, permettant des analyses des structures fines et un fonctionnement rapide de la tête d'écriture.

Cette méthode a le potentiel d'atteindre des résolutions encore plus élevées en améliorant l'optique de focalisation pour les rayons X. L'équipe de développement a utilisé la nouvelle technologie pour obtenir l'évolution temporelle des images d'aimantation lors de l'inversion de la tête d'écriture. L'imagerie a révélé que l'inversion de l'aimantation du pôle principal est terminée en une nanoseconde et que les motifs spatiaux de l'aimantation apparaissent dans la zone du bouclier en réponse à l'inversion du pôle principal. Aucune recherche antérieure sur les opérations de la tête d'écriture n'a atteint des résolutions spatiales et temporelles aussi élevées, et l'utilisation de cette approche devrait prendre en charge des analyses de haute précision des opérations de la tête d'écriture, contribuer au développement des têtes d'écriture de nouvelle génération et aux nouvelles améliorations des performances du disque dur.

Toshiba développe actuellement des technologies d'enregistrement magnétique à assistance énergétique pour les disques durs de nouvelle génération et vise à appliquer la méthode d'analyse développée et les connaissances acquises sur les opérations de la tête d'écriture au développement d'une tête d'écriture pour l'enregistrement magnétique à assistance énergétique.