Novos sensores detectam bits menores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2003

Um método de fabricação mais simples e mais seguro permitiu que dois pesquisadores de novos materiais produzissem sensores magnéticos nanométricos que poderão ampliar a capacidade de armazenamento de discos rígidos por um fator de 1.000. Os novos sensores são até 100 vezes mais sensíveis do que qualquer alternativa tecnológica atual.

Susan Hua e Harsh Deep Chopra, ambos professores da State University of New York (Estados Unidos) relataram suas pesquisas na edição de Fevereiro da revista Physical Review. Seus últimos experimentos resultaram em nanosensores que produzem, a temperatura ambiente, alterações na resistência elétrica incrivelmente elevadas na presença de pequenos campos magnéticos.

"Inicialmente vimos um grande efeito de cerca de 3.000 por cento de alteração na resistência na presença de pequenos campos magnéticos em Julho último," disse Chopra. "Aquilo era apenas a ponta do iceberg. Estes resultados apontam para a maravilhosa ciência que permanece por ser descoberta." Os maiores sinais que eles viram são 33 vezes maiores do que o efeito relatado no ano passado, o qual corresponde a uma alteração de 100.000 por cento na resistência.

Quando bits de dados armazenados tornam-se menores, seus campos magnéticos tornam-se mais fracos, o que torna os bits individuais mais difíceis de se detectar e ler. Acumular mais bits na superfície de um disco de computador irá requer, então, sensores confiáveis que sejam menores e mais sensíveis ao campo magnético dos bits. Os nanosensores de Hua e Chopra parecem ser ideais para a tarefa.

Como comparação, a tecnologia dos discos rígidos atuais fundamentam-se em sinais com uma mudança na resistência tão pequena quanto 20%. Em outras palavras, se o sensor tiver um sinal básico igual a 1, um bit "desligado" fará o novo sensor emitir um sinal de intensidade -1.000 e um bit "ligado" registrar uma intensidade de +1.000. Os atuais sensores, que exigem bits muito maiores do que os utilizados por Hua e Chopra, poderão alterar entre um sinal desligado de 0,8 e um ligado de 1,2. Isso significa que os sensores produzirão sinais muito mais distintos e confiáveis do que os produzidos com as tecnologias atuais, o que irá permitir que os bits sejam dramaticamente diminuídos.

Os novos sensores têm outra vantagem em relação a outras técnicas experimentais atualmente sendo estudadas: devido à alta sensibilidade dos mesmos à temperatura ambiente, eles poderão ser diretamente adaptados para trabalhar com as tecnologias utilizadas pela indústria de discos rígidos atuais, que fatura cerca de US$25 bilhões por ano. Chopra avalia que seus novos sensores irão permitir discos com capacidades na ordem de terabytes ( 1 terabyte é igual a 1.000 gigabytes) por polegada quadrada.

O sucesso da pesquisa fundamenta-se no efeito chamado "magnetoresistência balística" (BMR: "ballistic magnetoresistance"). A magnetoresistência mede a mudança na resistência elétrica quando um dispositivo é colocado sob efeito de um campo magnético. Muitos tipos de magnetoresistência têm sido explorados para sensores com vistas a utilização em discos rígidos. O efeito de magnetoresistência torna-se balístico quando um elétron deve cruzar um canal tão estreito que ele passa direto, sem dispersão. Em um fio normal, um elétron anda em zigue-zague através do material em um processo chamado de transporte difuso.

Chopra e Hua criaram seus sensores de efeito balístico colocando finas pontas de níquel, apelidadas pelos pesquisadores de nanobigodes, entre dois grandes eletrodos de níquel. Seus experimentos atuais incluem a confirmação da estrutura e da composição dos bigodes com um microscópio de tunelamento.

Os pesquisadores suspeitam que o efeito balístico deriva de pontos delgados, ou constrições, nos bigodes, gerados durante a fabricação. O novo método de fabricação, o qual permitiu-os produzir nanosensores confiáveis com o efeito desejável, é então a chave para o sucesso dos pesquisadores.

Chopra e Hua modificaram e adaptaram um método para a produção controlada de fios em nanoescala originalmente desenvolvido pelo pesquisador Nongjian Tao, da Universidade do Arizona. O método de eletrodeposição de Tao permitiu que os cientistas especificassem a resistência que eles desejavam que os bigodes apresentassem. Eles podem agora reproduzir seus contatos de maneira segura e simples, em contraposição aos métodos de tentativa e erro que vinham utilizando até então. "Nós somos capazes de produzir contatos com efeito BMR de vários milhares por cento," afirma Chopra.

Além de discos rígidos, os novos sensores poderão ter também aplicações biomédicas. Por exemplo, as propriedades de sensor elétrico poderão ser utilizadas para detectar biomoléculas em soluções, mesmo em baixas concentrações. Ligando-se ao sensor, cada tio de biomolécula poderá registrar sua própria "impressão digital" ao alterar o sinal elétrico do nanocontato.

Mais tópicos