De ontwikkeling van een nieuwe theorie over de werking van magnetisme, sterk fundamenteel onderzoek, biedt wellicht de mogelijkheid om op korte termijn dataopslag op harde schijven te versnellen en verbeteren. Onderzoeker Johan Mentink publiceerde de theorie deze week in Physical Review Letters.

Er is een bestaande theorie die beschrijft wat er gebeurt tijdens magnetische processen, tot op de nanoseconde. Maar tijdens de experimenten die door de onderzoekers van het Nijmeegse onderzoeksinstituut voor moleculen en materialen (IMM) worden gedaan is te zien wat er gedurende een picoseconde (een biljoenste van een seconde) gebeurt. Op die tijdschaal is de bestaande theorie niet meer bruikbaar.
De onderzoekers van de groep van Theo Rasing experimenteren dus in feite voorbij de grenzen van bestaande theorie. En dus is niet alles dat ze tegenkomen, te verklaren. Dat vormde de inspiratie voor het werk dat theoretisch natuurkundige Johan Mentink uitvoert: een algemene theorie formuleren die het magnetisch proces tijdens een picoseconde beschrijft. Dat is nu voor het eerst gelukt. ‘Met de nieuwe theorie kunnen we de bestaande experimenten verklaren en voorspellingen doen voor nieuwe experimenten. Bovendien sluit de nieuwe theorie naadloos aan op de gevestigde theorie’, zegt Mentink.

Fundamenteel
De Landau-Lifshitz vergelijking, koppelingskracht, biljoenste seconden: van het artikel is voor een leek moeilijk iets te maken. Wat is het nut van deze fundamentele natuurkunde? ‘Het is belangrijk om processen te leren begrijpen die je eerder niet begreep. Nu we dit proces begrijpen, kunnen we werken aan snellere en efficiëntere toepassingen van magnetisme’, legt Mentink uit. Dat kan van groot belang zijn: bijvoorbeeld voor het sneller opslaan van data. Harde schijven maken nu al gebruik van magnetisme.
Daarbij is het een bouwsteen voor nieuw experimenteel onderzoek. Mentink: ‘Nu gebruiken we een warmteimpuls om onze magneten te manipuleren, maar de theorie suggereert dat door heel snel te koelen en nieuwe materialen te ontwerpen wellicht ook spectaculaire resultaten te boeken zijn.’

Femto
Zelf gaat Mentink verder met de theorie. Het concept is neergezet, nu is het zaak om te zorgen dat het idee wordt opgepikt. ‘Ik ga de theorie verder uitwerken in mijn proefschrift en bekijken of en hoe het toepasbaar is op nog kortere tijdschaal, bijvoorbeeld een femtoseconde [0,000000000000001 van een seconde, red.]‘. / Mark Merks