Armazenar dados em ímã está em fase de pesquisas

Armazenar dados em ímã é algo que aparentemente surreal, no entanto já estão fazendo pesquisas sobre isso. Há um ditado que diz que os dados serão expandidos para preencher toda a capacidade disponível. A internet está a cada dia evoluindo com diversas tecnologias.

Talvez dez ou 20 anos atrás, era comum armazenar programas de software, música em MP3, filmes e outros arquivos. Unidades de disco rígido ofereciam algumas dezenas de gigabytes de armazenamento, a falta de espaço era quase inevitável.

Agora que temos internet de banda larga rápida e não pensamos em baixar um DVD de 4,7 gigabytes. Atualmente podemos acumular ainda mais dados.

Armazenar dados em ímã e quantidade de dados

As estimativas da quantidade total de dados em todo o mundo passam de 4,4 trilhões de gigabytes em 2013 para 44 trilhões de gigabytes até 2020 .

Isso significa que estamos gerando uma média de 15 milhões de gigabytes por dia. Mesmo que as unidades de disco rígido agora sejam medidas em milhares de gigabytes, ainda temos problema de armazenamento.

Pesquisa e desenvolvimento está focado no desenvolvimento de novos meios de armazenamento de dados que são mais densos e, portanto, podem armazenar quantidades maiores de dados, e fazê-lo de forma mais eficiente em termos de energia.

Às vezes, isso envolve a atualização de técnicas estabelecidas. Recentemente a IBM anunciou uma nova tecnologia de fita magnética que pode armazenar 25 gigabytes por polegada quadrada. Um novo recorde mundial para a tecnologia de 60 anos.

Enquanto os discos rígidos de consumo de magnéticos ou de estado sólido atuais são mais densos em cerca de 200 gigabytes por polegada quadrada. As fitas magnéticas ainda são usadas com freqüência para backup de dados.

No entanto, a ponta da pesquisa de armazenamento de dados está funcionando ao nível dos átomos e moléculas individuais, representando o limite máximo da miniaturização tecnológica.

Armazenar dados em ímã atômico

As tecnologias atuais de armazenamento de dados magnéticos – as usadas em discos rígidos tradicionais com travessas, o padrão até alguns anos atrás e ainda hoje comuns – são construídas usando métodos “de cima para baixo”.

Isso envolve fazer camadas finas de um grande material ferromagnético, cada um contendo os muitos domínios magnéticos que são usados ​​para armazenar dados. Cada um desses domínios magnéticos é feito de uma grande coleção de átomos magnetizados, cuja polaridade magnética é definida pela cabeça de leitura/gravação do disco rígido para representar dados como um binário ou zero.

Um método alternativo “de baixo para cima” envolveria a construção de dispositivos de armazenamento colocando átomos ou moléculas individuais, um a um, cada um capaz de armazenar um único bit de informação.

Os domínios magnéticos retém a sua memória magnética devido à comunicação entre grupos de átomos magnetizados vizinhos.

Os ímãs de átomo único ou de molécula única, não exigem essa comunicação com os vizinhos para reter sua memória magnética. Em vez disso, o efeito da memória surge da mecânica quântica. Assim, os átomos ou as moléculas são muito, muito menores do que os domínios magnéticos atualmente utilizados, e podem ser usados ​​individualmente em vez de em grupos. Eles podem ser embalados de forma mais próxima, o que pode resultar em um enorme aumento na densidade de dados.

Trabalhar com átomos e moléculas como esta não é ficção científica. Os efeitos de memória magnética em ímãs de moléculas únicas (SMMs) foram demonstrados em 1993. Os efeitos semelhantes para ímãs de átomos únicos foram mostrados em 2016.

Aumentando a temperatura

O principal problema que impede o desenvolvimento destas tecnologias do laboratório e do mainstream é que elas ainda não funcionam a temperatura ambiente. Tanto os átomos individuais quanto os SMMs requerem refrigeração com hélio líquido. Tudo a uma temperatura de -269 ° C, um recurso caro e limitado.

Assim, o esforço de pesquisa nos últimos 25 anos se concentrou em aumentar a temperatura em que a histerese magnética. Uma demonstração do efeito da memória magnética pode ser observada tendo como alvo importante é -196 ° C. Esta é a temperatura que pode ser alcançada com nitrogênio líquido, que é abundante e barato.

Levaram 18 anos para o primeiro passo substancial para aumentar a temperatura em que a memória magnética é possível em SMMs. O aumento alcançado pelos pesquisadores da Califórnia foi de 10 ° C

Uma equipe de pesquisa da Escola de Química da Universidade de Manchester alcançou  um SMM a -213 ° C. Tudo isso usando uma nova molécula baseada no cenário de terra rara, conforme relatado em uma carta à revista Nature. Com um salto de 56 ° C, este é apenas 17 ° C longe da temperatura do nitrogênio líquido.

Armazenar dados em ímã e futuro

Para armazenar praticamente os dados individuais, as moléculas devem ser fixadas nas superfícies. Isto foi demonstrado com SMMs no passado, mas não para esta última geração de SMM de alta temperatura. Por outro lado, a memória magnética em átomos únicos já foi demonstrada em uma superfície.

O teste final é demonstração de escrita e dados de leitura não destrutivos em átomos ou moléculas únicas. Isso foi alcançado pela primeira vez em 2017 por um grupo de pesquisadores da IBM.

Eles demonstraram o menor dispositivo de armazenamento de memória magnética do mundo , construído em torno de um único átomo .

Mas, independentemente de os dispositivos de armazenamento de átomos únicos ou de moléculas únicas se tornar verdadeiramente práticos. Os avanços na ciência vem sendo feitos ao longo desse caminho e são fenomenais.

As técnicas de química sintética desenvolvidas por grupos que trabalham em SMMs agora nos permitem projetar moléculas com propriedades magnéticas personalizadas. Desta maneira terão aplicações em computação quântica e até mesmo ressonância magnética.

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