IBM cria sistema com densidade de 1 trilhão de bits

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/09/2002

Cartão perfurado nanotecnológico

Utilizando uma nanotecnologia inovadora, cientistas da IBM demonstraram um sistema de armazenamento de dados de um trilhão de bits por polegada quadrada - 20 vezes mais alta do que o sistema de armazenamento magnético mais denso atualmente disponível.

Esta extraordinária densidade - suficiente para armazenar 25 milhões de páginas de livros em uma superfície do tamanho de um selo - foi alcançada nas pesquisas de um projeto chamado Millipede (centopéia).

Em vez de utilizar as formas magnéticas ou eletrônicas normais para armazenar os dados, o projeto Millipede utiliza milhares de nano-pontas afiadas para efetuar perfurações em um fino filme plástico. Um local, perfurado ou não, representa um bit. O resultado é uma versão nanotecnológica do antigo cartão perfurado, inventado há mais de um século e largamente utilizado nos primórdios da informática. Mas com duas diferenças cruciais: o Millipede é regravável e pode ser utilizado para armazenar 3 bilhões de bits no espaço de um único furo do antigo cartão.

Nanômetros

Embora a tecnologia já seja menor e exija menos energia do que os sistemas magnéticos, os cientistas acreditam que conseguirão alcançar densidades de armazenamento ainda maiores.

O protótipo apresentado empregou uma única nano-ponta, efetuando perfurações de 10 nanômetros. Mas os cientistas já estão trabalhando na construção de outro, com 4.000 pontas. Ele deverá estar pronto no início de 2003 e deverá ter 7 milímetros quadrados. Estas dimensões tornarão o aparato passível de ser integrado no formato hoje utilizado pelas memórias flash.

Enquanto as memórias flash não deverão ultrapassar 2 gigabytes de capacidade num futuro próximo, a tecnologia do projeto Millipede poderá colocar até 15 gigabytes de dados no mesmo formato, sem exigir mais energia para sua operação.

Vigas de silício

O cerne da tecnologia Millipede é uma estrutura de vigas de silício em forma de V, medindo 0,5 micrômetro de altura por 70 micrômetros de comprimento. Na extremidade de cada viga, voltada para baixo, está uma ponta de 2 micrômetros de altura. A configuração atual do experimento contém uma estrutura de 32 x 32 vigas, cobrindo uma dimensão de 3 x 3 milímetros.

A estrutura foi criada diretamente no silício através de técnicas de microusinagem. Um sofisticado sistema absorve qualquer impacto oriundo de vibrações, mantendo as pontas a uma distância perfeitamente controlada do filme, que é o meio de armazenamento propriamente dito. Circuitos eletrônicos multiplexados por tempo, similares aos utilizados em chips DRAM, endereçam cada ponta individualmente, permitindo uma operação paralela. Impulsos eletromagnéticos movem o meio de armazenamento com precisão nos eixos X e Y, permitindo a cada ponto ler e escrever em todo o seu campo de armazenamento, de 100 micrômetros de lado. As pequenas distâncias a serem cobertas pela movimentação asseguram o baixo consumo de energia.

Memória quente

Para ler, escrever, apagar e reescrever, as pontas são postas em contato com o filme de polímero, o qual está apoiado em um substrato de silício. Os bits são escritos pelo aquecimento de um resistor construído em cada viga, a uma temperatura de 400º C. A ponta aquecida amolece o polímero, fazendo nele um pequeno afundamento.

Para a leitura, o resistor é levado a um temperatura mais baixa, cerca de 300º C, o que não é suficiente para amolecer o polímero. Quando a ponta alcança um afundamento, o resistor é resfriado pela resultante melhor condução de calor, causando uma alteração na resistência, que pode ser medida.

Para reescrever os dados, a ponta faz uma série de afundamentos tão próximos ao afundamento original que suas bordas preenchem-no, desfazendo a gravação. Foram demonstradas 100.000 operações de escrita, apagamento e reescrita, mostrando a viabilidade do conceito utilizado.

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