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Una nueva forma de leer discos duros
La densidad de datos en los discos duros se ha duplicado aproximadamente cada año durante los últimos 30 años y, para mantenerse al día, los investigadores han creado sensores cada vez más pequeños para leer los pequeños bits almacenados en un disco. Los discos duros actuales contienen una cantidad asombrosa de datos: más de 200 gigabits en una pulgada cuadrada. Pero a medida que la industria se prepara para densidades de hasta un terabit por pulgada cuadrada, los sensores están alcanzando sus límites físicos.
Datos de embalaje: Los discos duros pronto empaquetarán hasta un terabit de datos por pulgada cuadrada, cinco veces lo que llevan los discos ahora. Los dispositivos de lectura actuales no podrán leer los pequeños bits, por lo que los investigadores del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido han propuesto un diseño para un nuevo tipo de sensor de cabezal de lectura que podría funcionar.
Investigadores del Laboratorio Nacional de Física , en Teddington, Reino Unido, ahora proponen un novedoso diseño de sensor para leer los bits en un disco duro. El diseño, publicado en el Revista de física aplicada , se basa en un efecto magnético diferente al de los cabezales de lectura actuales. Podría conducir a cabezas de lectura mucho más delgadas y más pequeñas que son adecuadas para densidades de datos de hasta un terabit por pulgada cuadrada, dice la investigadora principal Marian Vopsaroiu.
El nuevo sensor también usaría un poco menos de energía que los cabezales de lectura actuales, una característica especialmente útil para computadoras portátiles y reproductores de MP3. Y podría mejorar la velocidad del lector. Podría leer los datos diez veces más rápido, dice Vopsaroiu. En lugar de un GHz, puede leer entre cinco y diez GHz.
Las computadoras portátiles y las computadoras actualmente usan el efecto de magnetorresistencia para leer datos del disco duro. Los discos duros almacenan bits magnéticamente; dependiendo de la dirección del campo magnético de un bit, puede representar un bit 1 o 0. Cuando el cabezal de lectura vuela sobre el disco, los campos magnéticos de los bits provocan un cambio de resistencia correspondiente en el sensor del cabezal de lectura. La resistencia no se puede medir directamente, por lo que primero se convierte en voltaje usando una corriente continua. (El voltaje es igual a la corriente multiplicada por la resistencia). Para que todo funcione, una corriente debe correr continuamente a través del sensor.
El nuevo sensor no necesitará esta corriente constante porque utiliza el efecto magnetoeléctrico. Los materiales que muestran este efecto tienen campos eléctricos y magnéticos acoplados: su campo eléctrico cambia en respuesta a un campo magnético externo y viceversa. Entonces, en el nuevo sensor, el campo magnético de un bit de datos generará directamente un voltaje en lugar de una resistencia. Cada vez que vuela encima de un bit grabado, induciría un voltaje de pulso que es positivo o negativo dependiendo de la orientación de un bit, dice Vopsaroiu.
El sensor es una pila de siete capas hechas de materiales con diferentes propiedades magnéticas y eléctricas. Juntos, interactúan y muestran el efecto magnetoeléctrico.
Los sensores de cabeza de lectura actuales, por el contrario, contienen 15 capas, por lo que tienen que ser más gruesos. Es casi imposible hacer una pila de 15 a 20 capas en un espacio de 10 a 15 nanómetros, dice Vopsaroiu. Su diseño, calcula, podría conducir a sensores más delgados de 10 nanómetros, con una densidad de datos de un terabit por pulgada cuadrada.
Advierte que estos números son teóricos en este momento. Si el diseño realmente funcionará o no, depende de los materiales utilizados en la pila de sensores. Los materiales que tienen las propiedades magnéticas y eléctricas adecuadas son las aleaciones complejas, como el titanato de plomo-circonio, el cobalto, el vanadio y el platino-manganeso. Hasta ahora, se ha demostrado que solo capas de un micrómetro de espesor de estos materiales tienen las propiedades magnéticas y eléctricas necesarias.
Para hacer una cabeza de lectura práctica, las capas de la pila de sensores deberán tener un grosor de dos a tres nanómetros. No está claro si los materiales conservarán sus propiedades en esas dimensiones. Cuando vas a espesores tan pequeños ... el comportamiento puede cambiar enormemente, dice un físico del MIT Jagadeesh Moodera , uno de los descubridores del efecto de magnetorresistencia de túnel utilizado en las cabezas lectoras actuales.
Además, reunir las aleaciones complejas en un sensor de pocos nanómetros de espesor podría ser un desafío. Todos los materiales tienen propiedades diferentes y no necesariamente concuerdan entre sí, dice Moodera. Por ejemplo, un material puede ser sensible al oxígeno, mientras que otro requiere oxígeno. Sin embargo, la idea es sólida, dice, y tiene sentido seguirla [experimentalmente].
Vopsaroiu está de acuerdo en que su diseño deberá afrontar muchos desafíos. Pero los sensores de cabezal de lectura que se utilizan hoy en día son igualmente complicados y los fabricantes han desarrollado formas de producirlos fácilmente. Además, dice, para alcanzar el hito de la densidad de disco de un terabit por pulgada cuadrada, la industria tendrá que experimentar con tecnologías de lectura más nuevas.