Cientistas da IBM e do instituto de pesquisas alemão CFEL (Center for Free-Electron Laser) construíram atualmente a menor unidade de armazenamento magnético de dados.
© S. Loth/CFEL (leitura dos átomos com um microscópio eletrônico)
É uma unidade de armazenamento antiferromagnética, um tipo especial de magnetismo que foi usado agora pela primeira vez para armazenar dados.
A estrutura usa apenas 12 átomos por bit, comprimindo um byte inteiro (8 bits) em 96 átomos.
Para se ter uma ideia dessas dimensões, basta ver que um disco rígido moderno usa mais de meio bilhão de átomos por byte.
O feito foi divulgado apenas alguns dias depois que uma outra equipe descobriu que os chips de silício podem ser miniaturizados até a escala atômica.
A unidade armazenamento de dados nanométrica foi construída átomo por átomo, com a ajuda de um microscópio de varredura por tunelamento STM (Scanning Tunneling Microscope).
Os pesquisadores construíram padrões regulares de átomos de ferro, alinhando-os em fileiras de seis átomos cada. Duas linhas são suficientes para armazenar um bit. Um byte, por sua vez, é composto por oito pares de linhas de átomos. O byte inteiro ocupa uma área de 4 por 16 nanômetros.
"Isso corresponde a uma densidade de armazenamento que é 100 vezes maior em comparação com um disco rígido moderno," explica Sebastian Loth, do CFEL, responsável pela construção desses bits e bytes atômicos.
E é também 160 vezes mais denso do que uma memória flash, 417 vezes mais do que uma memória DRAM e 10.000 vezes mais denso do que uma SRAM.
Os dados são gravados e lidos com a ajuda do microscópio eletrônico.
Os pares de linhas de átomos têm dois estados magnéticos possíveis, representando os valores 0 e 1 de um bit clássico.
Um pulso elétrico emitido pela ponta do STM inverte a configuração magnética de um estado para o outro, fazendo a gravação. Um pulso mais fraco permite ler a configuração.
Os nanomagnetos são estáveis apenas a uma temperatura de -268º C (5 Kelvin).
Apesar disso, os pesquisadores esperam que conjuntos de cerca de 200 átomos sejam estáveis a temperatura ambiente.
De qualquer forma, ainda vai demorar algum tempo antes que ímãs atômicos possam ser usados de forma prática no armazenamento de dados.
Pela primeira vez, os pesquisadores conseguiram empregar uma forma especial de magnetismo, o antiferromagnetismo, para o armazenamento de dados.
Diferente do que ocorre no ferromagnetismo, que é usado nos discos rígidos convencionais, no material antiferromagnético os spins dos átomos vizinhos são alinhados em posições opostas, o que torna o material magneticamente neutro em macroescala.
Isto significa que as linhas de átomos antiferromagnéticas podem ser colocadas muito mais próximas umas das outras, sem interferir magneticamente entre si; os bits foram colocados a apenas um nanômetro de distância uns dos outros.
Ao contrário dos materiais ferromagnéticos, os materiais antiferromagnéticos são relativamente insensíveis a campos magnéticos, permitindo que as informações sejam guardadas de forma mais densa.
Neste experimento, a equipe não apenas construiu a menor unidade de armazenamento magnético de dados, como também criou uma plataforma de testes ideal para a transição da física clássica para a física quântica.
Como é que um ímã se comporta nesta fronteira?
Fonte: Science
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