A Hét 1980/2 (25. évfolyam, 27-52. szám)
1980-09-20 / 38. szám
ferromágneses anyagokat. A Weis-modellen különösen az nem tetszett a kutatóknak, hogy nem adott magyarázatot a kővetkező kérdésre: ha a domének egymáshoz viszonyítva véletlenszerű elrendezésben vannak. gas hengert Bobeck mágnesbuboréknak nevezte el. A külső mágneses tér további növelésével a buborék átmérője csökken, míg el nem éri a minimális, ezredmilliméteres értéket. A külső térerősség további növedul. Nagyobb nehézséget okozott a vezérlő elektródok kikísérletezése. Néhány hónapos munka után sikerült a legmegfelelőbb, ún. Tl-struktúrával jelentős eredményeket elérni. Hamarosan kiderült, hogy a jelenlegi infor-KIFLI" A MÁGNESES BUBORÉK-TÁRBAN Mágneses buborék-tár ► A mágnesség jelensége a fizika egyik legősibb és a mai napig még teljesen fel nem derített rejtélyei közé tartozik. Már négyezer évvel ezelőtt ismerték Kínában a mágnestűt, évezredeken keresztül használták is e hasznos szerszámot anélkül, hogy működési elvéről közelebbit tudtak volna. Különösen az a tény okozott sok fejtörést a tudósoknak, hogy a két ellentétes pólust tartalmazó mágnesrúd feldarabolásával nem két félmágnes, hanem feleakkora „egész", újra mindkét pólussal rendelkező mágnes jön létre. Ez a darabolás a végletekig folytatható, mindig mágneses dipólus lesz a végeredmény. A tizennyolcadik és különösen a tizenkilencedik század fontos, elektromossággal összefüggő felfedezései segítettek közelebb kerülni a kérdés megoldásához. Az 1820-as évek folyamán kockáztatta meg először a zseniális francia fizikus, A. M. Ampere azt a feltételezést, hogy a mágnesrúd atomjaiban parányi elektromos töltések keringenek, amelyek elemi mágneses tereket hoznak létre, ezek összessége adja a rúdmágnes külső terét. Az ötlet merészsége csak annak tudatában értékelhető igazán, hogy még nyolcvan évet kellett várni az atomelmélet elismerésére és vagy száz év múlva derült ki, hogy az elektronok saját tengelyük körül „pörögve" elemi mágneses teret (spin) hoznak létre. A modern fizika kiderítette, hogy a jól mágnesezhető, ún. ferromágneses anyagokban (vas, kobalt, nikkel, gadolinium) és ezek ötvözeteiben a mágnesség szempontjából bizonyos rendezettség figyelhető meg. Egy ezredmillimétertől kb. századmilliméterig terjedő mágneses tartományokra, doménekre oszlik, amelyeken belül valamennyi elemi mágneses dipólus azonos irányú. Ezek a domének egymáshoz viszonyítva rendezetlen állapotban vannak, de a külső mágneses tér hatására rendezödési folyamat indul meg, s minél erősebb ez a tér, annál több domén fordul vele azonos irányba. A felfedező tiszteletére ezeket a doméneket Weissféle tartományoknak nevezték el. Századunk harmincas-negyvenes éveiben a mágneses információtárolás feltalálása adott újabb lökést a kérdés tanulmányozásának. A magnetofon-, majd a számítógéptechnikában a mágnestározók alkalmazása újra a figyelem középpontjába állította a külső mágneses tér hiányában miért nincs ún. szóró mágneses terük, miért semlegesítik egymást a miniatűr mágnesek. Valóban, sikerült kideríteni, hogy az anyagon belüli elrendezés korántsem véletlenszerű; egymás közvetlen közelében csak meghatározott irányú elemi mágneses dipólusok lehetnek, a tér iránya csupán fokozatosan változhat, ez az oka annak a jelenségnek, hogy az anyagnak nincs külső szóró mágneses tere. Ezirányú kutatásaink nagyjelentőségű eredményeiért F. Bloch és £ M. Purcell amerikai tudósokat 1952-ben fizikai Nobel-díjjal tüntették ki. A felfedező tiszteletére azt a tartományt, amely két ellentétes irányú párhuzamos (antiparalell) domén között helyezkedik el, Bloch-tartományoknak keresztelték el. Mivel a legégetőbb kérdésekre sikerült megtalálni a választ, a kutatások csaknem két évtizedre lezáródtak. A mágnesség további kutatásának, mint annyi más tudományág fejlődésének is a számítógépek robbanásszerű elterjedése adott újabb lökést. A meglehetősen nehézkes és lassú mágnesszalagtárolókat kezdték fokozatosan felváltani a lemezmemóriák. Ez adta az ötletet M. Bobeck amerikai kutatónak a nagyon vékony mágneshártyák tanulmányozására. Az volt az elképzelése, hogy a csupán egy domén vékonyságú réteg esetében kizárt, hogy a Bloch féle elrendeződés jöjjön létre. A vákuumos rétegnövesztéssel elkészített ezredmilliméter vastag ferromágneses hártya igazolta Bobeck feltételezését: a domének tere nyitott maradt. Vizsgálatai során kiderítette: megfelelő technológiával elérhető, hogy a zafirkristályon növesztett réteg doménjeinek mágneses tere antiparalell legyen. Kiderült, hogy az ellentétesen orientált domének felülete azonos. Felvetődött a rendkívül izgalmas kérdés: hogyan viselkednek a hártya doménei külső mágneses térben? Míg a tömör anyagban az egyes domének fokozatosan a külső mágneses tér irányába kezdenek fordulni, addig a Bobeck által vizsgált vékony rétegben a külső mágneses térrel azonos irányú domének térfogata nőni kezdett, az ellentéteseké csökkent. A külső mágneses tér növelésével az antiparalell domének egyre kisebbek lesznek, míg egy küszöbértéknél kis hengerré zsugorodnak. Ezt az egytized milliméteres átmérőjű, ezredmilliméter malésével, „megsemmisül" (kollapszis), de a térerősség csökkentésével ismét megjelenik. Mivel a buborék jelenlétét logikus egynek, hiányát pedig nullának tekinteni, önként adódik a lehetőség, hogy a jelenséget információtárolásra hasznosítsák. Ahhoz, hogy ez lehetségessé váljon, egy sor műszaki kérdést is meg kell oldani. Először is létre kell hozni a mágnesbuborékot. A buboréknak tárolhatónak, tetszés szerinti időpontban előhivhatónak kell lennie. S ha már nincs rá szükség, meg lehessen semmisíteni. A buborékok mozgatása nem okoz különösebb nehézséget, mivel a külső mágneses térerősség irányának változása esetén a buborék elmoz-Fogpótlás átültetett fogcsírával A szovjetunióbeli Dagesztánban 12. korábban fogatlan fiatalember szájában nőnek új fogak — ez az első nagyszabású kísérleti próbája annak az új módszernek, amely a jövőben a fogátültetés rendszeresen alkalmazott eljárása lehet. A műtéteket Mohamed Makszudov professzor hajtotta végre, aki immár egy évtizede dolgozik a probléma megoldásán. Az egész fogak átültetésére irányuló korábbi kísérletek nem jártak sikerrel : a befogadó szervezet kilökte magából az átültetett szervet, akárcsak az egyéb szervátültetések esetében. Makszudov professzor arra gondolt, hogy talán átültetett fogcsirákból is lehet növeszteni új fogakat. Ebben az esetben is működésbe lép a szervezet kilökéséhez vezető immunvédelme, de a fogcsírák alkalmas hidegkezelésével az átültetett fogcsírák háromnegyede megmarad és új fog fejlődik belőle. Széles körű állatkísérletek után választották ki azt a 12 fiatalembert, akik fogak nélkül születtek vagy betegség következtében elveszítették fogaikat. Az átültetés után három hónappal az új fog növekedni kezd és néhány hónappal később áttöri az ínyt. Teljes kifejlődéséhez két évre van szükség — akárcsak a gyermekek tejfogai esetében. mációtárolóknál jóval hatékonyabb és nagyobb kapacitású memóriát sikerült konstruálni, amit a feltaláló Bobeck buborékmemóriának (bubble memories) nevezett el, s amelynek előállítása aránylag egyszerű. A 2. ábrán látható zafír alapra rétegnövesztéssel viszik fel az ezredmilliméteres hártyát, ezt szilícium-dioxidos (Si02) szigetelő réteggel vonják be, majd erre párologtatják a 77 vezérlő elektródokat. A buborékot úgy állítják elő, hogy a G generátor és a vezérlő elektródok között HG mágneses teret hoznak létre, amely elforgatásával a tér megszakad, ebben a pillanatban az első T felső szára alatt létrejön a mágnesbuborék, amelyet egy külső forgó H mágneses térerősséggel mozgatnak oly módon, hogy a térerősség egyszeri elfordulásával a vezérlő elektródok pólust váltanak (ahol plusz volt, ott minusz lesz és fordítva), ennek hatására a buborék a TI alól átugrik a szomszédos, IT vezérlő elektródok alá. A térerősség további forgása a buborékot tovább mozdítja. Ezzel a módszerrel az elemi információt hordozó buborékok a nyaklánc gyöngyeihez hasonlóan egymás mellé sorakoztathatok, majd tetszés szerinti időpontban kiemelhetők. Az így elraktározott információ évekig tárolható, ami nagy előnyt jelent a nem mágneses információtárolókkal szemben. A mágnesszalagos ill. lemezes tárolóknál sokkal nagyobb kapacitású, hiszen mikrométeres távon tárolja az információt. A további kutatásokba magyar tudósok is bekapcsolódtak. Kidolgoztak egy olyan módszert, amellyel közvetlenül megfigyelhetövé válnak a buboréktárolóban lejátszódó jelenségek. A megfigyelés során az is kiderült, hogy a buborékok valójában kifli-alakúak! Bár a kutatások tovább folynak, a buboréktárakat már évek óta gyártják és alkalmazzák a gyakorlatban. Rohamos elterjedésük valószínű, mert rendkívül olcsók és könnyen kezelhetők. OZOGÁNY ERNŐ
