Una nueva investigación ha demostrado que un tipo exótico de comportamiento magnético descubierto hace unos años es muy prometedor como una forma de almacenar datos, uno que podría superar los límites fundamentales que de otro modo podrían estar señalando el final de la "Ley de Moore", quedescribe las mejoras continuas en la computación y el almacenamiento de datos durante las últimas décadas.
En lugar de leer y escribir datos un bit a la vez cambiando la orientación de las partículas magnetizadas en una superficie, como lo hacen los discos magnéticos de hoy, el nuevo sistema utilizaría pequeñas perturbaciones en la orientación magnética, que se han denominado "skyrmions"."Estas partículas virtuales, que se encuentran en una película metálica delgada intercalada contra una película de metal diferente, pueden manipularse y controlarse mediante campos eléctricos y pueden almacenar datos durante largos períodos sin la necesidad de recibir más energía.
En 2016, un equipo dirigido por el profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales del MIT Geoffrey Beach documentó la existencia de skyrmions, pero las ubicaciones de las partículas en una superficie eran completamente aleatorias. Ahora, Beach ha colaborado con otros para demostrar experimentalmente por primera veztiempo que pueden crear estas partículas a voluntad en ubicaciones específicas, que es el siguiente requisito clave para usarlas en un sistema de almacenamiento de datos. También se necesitará un sistema eficiente para leer esos datos para crear un sistema comercializable.
Los nuevos hallazgos se informan esta semana en la revista Nanotecnología de la naturaleza , en un artículo de Beach, el postdoctorado del MIT Felix Buettner y el estudiante graduado Ivan Lemesh, y otros 10 en el MIT y en Alemania.
El sistema se enfoca en la región límite entre los átomos cuyos polos magnéticos apuntan en una dirección y aquellos con polos apuntando en la otra dirección. Esta región límite puede moverse hacia adelante y hacia atrás dentro del material magnético, dice Beach. Lo que él y su equipo encontraronhace cuatro años era que estas regiones fronterizas podían controlarse colocando una segunda hoja de metal pesado no magnético muy cerca de la capa magnética. La capa no magnética puede entonces influir en la magnética, con campos eléctricos en la capa no magnética empujando alrededor de los dominios magnéticos enLa capa magnética. Los Skyrmions son pequeños remolinos de orientación magnética dentro de estas capas, agrega Beach.
Resulta que la clave para poder crear skyrmions a voluntad en ubicaciones particulares radica en defectos materiales. Al introducir un tipo particular de defecto en la capa magnética, los skyrmions quedan atrapados en ubicaciones específicas en la superficie, el equipoEsas superficies con defectos intencionales se pueden usar como una superficie de escritura controlable para los datos codificados en los skyrmions. El equipo se dio cuenta de que, en lugar de ser un problema, los defectos en el material podrían ser beneficiosos.
"Una de las piezas que faltaban más" necesarias para hacer de los skyrmions un medio práctico de almacenamiento de datos, dice Beach, era una forma confiable de crearlos cuando y donde se necesitaban. "Así que este es un avance significativo", explica.gracias al trabajo de Buettner y Lemesh, los autores principales del artículo. "Lo que descubrieron fue una forma muy rápida y eficiente de escribir" tales formaciones.
Debido a que los skyrmions, básicamente pequeños remolinos de magnetismo, son increíblemente estables a las perturbaciones externas, a diferencia de los polos magnéticos individuales en un dispositivo de almacenamiento magnético convencional, los datos se pueden almacenar usando solo una pequeña área de la superficie magnética, tal vez solo unas pocasátomos de ancho. Eso significa que se podrían escribir muchos más datos en una superficie de un tamaño dado. Esa es una cualidad importante, explica Beach, porque los sistemas magnéticos convencionales ahora están alcanzando los límites establecidos por la física básica de sus materiales, lo que podría detenerla mejora constante de las capacidades de almacenamiento que son la base de la Ley de Moore. El nuevo sistema, una vez perfeccionado, podría proporcionar una forma de continuar ese progreso hacia un almacenamiento de datos cada vez más denso, dice.
El sistema también podría codificar datos a velocidades muy altas, lo que lo hace eficiente no solo como sustituto de los medios magnéticos como los discos duros, sino incluso de los sistemas de memoria mucho más rápidos que se utilizan en la memoria de acceso aleatorio RAM para la computación.
Pero lo que todavía falta es una forma eficaz de leer los datos una vez que se han almacenado. Esto se puede hacer ahora utilizando una espectroscopia magnética de rayos X sofisticada, pero requiere un equipo demasiado complejo y caro para formar parte de una computadora prácticasistema de memoria. Los investigadores planean explorar mejores formas de recuperar la información, lo que podría ser práctico de fabricar a escala.
El espectrógrafo de rayos X es "como un microscopio sin lentes", explica Buettner, por lo que la imagen se reconstruye matemáticamente a partir de los datos recopilados, en lugar de doblar físicamente los rayos de luz con lentes. Existen lentes para rayos X, pero sonmuy complejo y cuesta entre $ 40,000 y $ 50,000 cada uno, dice.
Pero una forma alternativa de leer los datos puede ser posible, usando una capa de metal adicional agregada a las otras capas. Al crear una textura particular en esta capa agregada, puede ser posible detectar diferencias en la resistencia eléctrica de la capa dependiendo de siun skyrmion está presente o no en la capa adyacente. "No hay duda de que funcionaría", dice Buettner, es sólo una cuestión de averiguar el desarrollo de ingeniería necesario. El equipo está siguiendo esta y otras posibles estrategias para abordar la cuestión de la lectura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David Chandler. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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