Informática

Descoberta nova forma de gravar dados nos discos rígidos

Dados magnéticos em discos rígidos podem ser gravados com campo elétrico
A nova técnica elimina a necessidade dos campos magnéticosNULL gravação é feita aplicando-se uma corrente elétrica paralelamente ao plano do bit magnético. [Imagem: Miron et al./Nature]

Vida longa ao HD

Quando se acreditava que os discos rígidos estivessem se aproximando da aposentadoria, cada vez mais acuados pelas memórias de estado sólido, eis que uma novidade pode dar-lhes uma pitada extra de longevidade.

Apesar da miniaturização e do contínuo adensamento dos bits, que têm sido responsáveis pela cada vez maior capacidade dos HDs, parecia haver pouco espaço para um melhoramento realmente disruptivo nos discos rígidos.

A surpresa veio da pesquisa de um grupo do Instituto Catalão de Nanotecnologia e da Universidade Autônoma de Barcelona.

Mihai Miron e seus colegas descobriram uma nova forma de gravar os bits magnéticos em um disco rígido. A técnica, garantem eles, é rápida e consome pouca energia, tornando-a adequada para adoção imediata.

Escrita magnética com eletricidade

A "escrita magnética" hoje emprega campos magnéticos produzidos por bobinas, uma técnica que tem suas limitações em termos de escalabilidade e eficiência energética.

A nova técnica elimina a necessidade dos campos magnéticos: a gravação é feita aplicando-se uma corrente elétrica paralelamente ao plano do bit magnético.

Para obter esse efeito, os pesquisadores construíram interfaces assimétricas na parte superior e na parte inferior da camada magnética, o que induz um campo elétrico ao longo de todo o material.

O sanduíche de materiais é formado por um filme de cobalto, com menos de um nanômetro de espessura, colado entre uma camada de platina e outra de óxido de alumínio.

Devido aos efeitos relativísticos, os elétrons que atravessam a camada de cobalto efetivamente "sentem" o campo elétrico do material como se ele fosse um campo magnético - de tal forma que o campo elétrico muda o eixo da sua magnetização.

Dependendo da intensidade da corrente e da direção da magnetização, pode-se induzir um campo magnético efetivo, intrínseco ao material, que é forte o suficiente para reverter a magnetização.

Dados magnéticos em discos rígidos podem ser gravados com campo elétrico
O efeito é obtido em um sanduíche de materiais, formado por um filme de cobalto (Co) colado entre uma camada de platina (Pt) e outra de óxido de alumínio (AlOx). [Imagem: Miron et al./Nature]

Sem teoria para explicar

A equipe demonstrou que esta técnica, ainda sem os aprimoramentos possíveis, funciona de forma confiável a temperatura ambiente, usando pulsos de corrente com duração menor do que 10 nanossegundos, em bits magnéticos de 200 nanômetros quadrados.

Embora não exista ainda nenhuma teoria que explique esse efeito, pelo qual um campo elétrico se "disfarça" de campo magnético, os cientistas afirmam que ele poderá ser usado não apenas em discos rígidos, mas também em memórias RAM magnéticas, as MRAM, que retêm os dados na ausência de energia.

Além de permitir o boot instantâneo, essas memórias gastariam muito menos energia, já que não é necessário ficar atualizando seu conteúdo constantemente, como acontece com as memórias RAM atuais.

Muito prático

Uma vantagem adicional da descoberta é que a escrita magnética induzida por corrente elétrica é mais eficiente em camadas magnéticas duras do que em camadas magnéticas moles.

Isto é de certa forma contra-intuitivo, já que os materiais magnéticos moles são, por definição, mais fáceis de chavear usando campos magnéticos externos.

Mas é também muito prático, já que os ímãs rígidos podem ser miniaturizados para dimensões nanométricas sem perder suas propriedades magnéticas.

Isso pode permitir que a densidade de armazenamento de informação aumente sem comprometer a capacidade de gravação, que fica sempre mais complicada quando os bits magnéticos são miniaturizados.

Melhorias nos discos rígidos

Em 2010, cientistas japoneses sugeriram a adoção de uma corrente elétrica associada à cabeça tradicional de gravação, também em materiais magnéticos duros.

Outras sugestões recentes de melhoria dos HDs incluem discos rígidos de urânio e torres 3D de informações.

Bibliografia:

Perpendicular switching of a single ferromagnetic layer induced by in-plane current injection
Ioan Mihai Miron, Kevin Garello, Gilles Gaudin, Pierre-Jean Zermatten, Marius V. Costache, Stéphane Auffret, Sébastien Bandiera, Bernard Rodmacq, Alain Schuhl, Pietro Gambardella
Nature
31 July 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature10309




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