febrero 14, 2012

Unidad magnética de almacenamiento de datos más pequeña del mundo

Los científicos de IBM y el Centro Alemán para la ciencia de láser de electrones libres  (CFEL) han construido una unidad de datos magnéticos de almacenamiento que utiliza sólo doce átomos por bits.

Ambos equipos de científicos han construido más pequeño del mundo la unidad de almacenamiento magnético de datos. Se utiliza sólo doce átomos por bits, la unidad básica de información, y aprieta un byte completo (8 bits) en tan sólo 96 átomos. Un disco duro moderno, en comparación, todavía necesita más de la mitad de mil millones de átomos por bytes. El equipo publicara su trabajo en la revista semanal "Science". CFEL es una empresa conjunta del centro de investigación Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, en Hamburgo, el Instituto Max-Planck de la Sociedad (MPG) y la Universidad de Hamburgo.

Con CFEL, los socios han establecido una institución innovadora en el campus de DESY, la entrega de investigaciones de alto nivel a través de un amplio espectro de disciplinas, dice el director de investigación de DESY Edgar Weckert. Los datos nanómetro unidad de almacenamiento se construyó átomo por átomo con la ayuda de un microscopio de efecto túnel (STM) en el Almaden Research Center de IBM en San José, California.

Los investigadores construyeron los patrones regulares de los átomos de hierro, alineándolos en filas de seis átomos de cada uno. Dos filas son suficientes para almacenar un bit. Un byte correspondientemente consta de ocho pares de filas atómicas. Se utiliza sólo un área de 4 por 16 nanómetros (un nanometro es una millonésima de milímetro). Esto corresponde a una densidad de almacenamiento que es cien veces mayor en comparación con un disco duro moderno, señala el profesor  Sebastián Loth de CFEL.

Los datos se escriben y son leídos en la unidad de almacenamiento nano con la ayuda de un STM. Los pares de filas de átomos tienen dos estados posibles magnéticos, que representan los dos valores '0 'y '1' de un bit clásico. Un impulso eléctrico desde la punta del STM invierte la configuración magnética de una a la otra. Un pulso más débil permite leer la configuración, aunque los imanes nano son actualmente sólo estable a una temperatura helada de menos 268 grados centígrados (5 grados Kelvin). "Nuestro trabajo va más allá de la tecnología actual de almacenamiento de datos", dice el prof. Loth. Los investigadores esperan matrices de unos 200 átomos que sean estables a temperatura ambiente. SIn embargo, aún tendrá que pasar cierto tiempo antes de que los imanes atómicos pueden ser utilizados en el almacenamiento de datos.

Por primera vez, los investigadores han logrado dar trabajo a un tipo especial de magnetismo para fines de almacenamiento de datos, llamado antiferromagnetismo. A diferencia de ferromagnetismo, que se utiliza en los discos duros convencionales, los espines de los átomos vecinos, dentro de material de antiferromagnético están alineados en sentido opuesto, haciendo que el material magnéticamente neutro en un nivel mayor. Esto significa que las filas antiferromagnéticos átomo puede estar espaciadas mucho más estrechamente sin que magnéticamente interfieran entre sí. De este modo, el científico logrado meter bits a sólo un nanómetro de distancia.

En cuanto a la disminución de los componentes electrónicos que queríamos saber si esto se puede conducir en el reino de los átomos individuales, explica el Prof. Loth. Pero en lugar de la contracción de los componentes existentes en el equipo optó por el camino contrario: "A partir de las cosas más pequeñas - los átomos individuales - que hemos construido los dispositivos de almacenamiento de datos de un átomo a la vez", precisa un miembro del personal de investigación de IBM Andreas Heinrich. La precisión requerida sólo está dominado por pocos grupos de investigación de todo el mundo.

La prueba era determinar que tan grande tenemos que construir nuestra unidad para alcanzar el reino de la física clásica, explica el prof. Loth, que se trasladó de IBM para CFEL hace cuatro meses. Y doce átomos surgieron como el mínimo con los elementos utilizados. Por debajo de este umbral de los efectos cuánticos se borra la información almacenada. Si estos efectos cuánticos de alguna manera se pueden emplear para una  almacenamiento de datos denso es actualmente un tema de intensa investigación.

Con sus experimentos el equipo no sólo han construido la más pequeña unidad magnética de almacenamiento de datos, simo que también han creado un banco de pruebas ideal para la transición desde la física clásica a la física cuántica. "Hemos aprendido a controlar los efectos cuánticos a través de la forma y el tamaño de las filas de átomos de hierro", explica el prof. Loth, líder de la Max Planck Research Group dinámica de los sistemas de nanoelectric en CFEL en Hamburgo y el Instituto Max-Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart, Alemania.

¿Qué separa imanes cuánticos de los imanes clásicos? ¿Cómo se comporta un imán en la frontera entre ambos mundos? Estas son preguntas interesantes que pronto podrían ser respondidas.

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