Dados magnéticos gravados em 3D multiplicam capacidade dos HDs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/04/2024

Vista esquemática dos sistemas de gravação assistidos por calor atualmente usados (em cima) e do sistema de gravação magnética tridimensional (embaixo). No sistema de gravação magnética tridimensional, a temperatura Curie de cada camada de gravação difere em cerca de 100 K e os dados são gravados em cada camada ajustando a potência do laser.
[Imagem: P. Tozman et al. - 10.1016/j.actamat.2024.119869]

Gravação magnética assistida por calor

Engenheiros japoneses conseguiram pela primeira vez gravar dados magnéticos em um disco rígido usando "bits tridimensionais", o que significa que mais do que um dado pode ocupar a mesma área do prato do HD.

Os dados ficam empilhados, uma tecnologia que poderá ser usada para aumentar a capacidade de armazenamento dos HDs, com soluções de armazenamento de dados mais eficientes e econômicas.

As centrais de dados estão armazenando cada vez mais dados em unidades de disco rígido (HDs) que usam gravação magnética perpendicular (PMR), que permite armazenar informações em densidades de área de cerca de 1,5 terabit por polegada quadrada (Tbits/pol²).

No entanto, para fazer a transição para densidades de área ainda mais altas, é necessário um meio de gravação magnética com diferentes capacidades dependendo da direção em que o dado é gravado. Isto tem sido obtido com grãos de uma liga de ferro e platina (FePt), que recebem os dados por uma técnica conhecida como HAMR, sigla em inglês para gravação magnética a laser assistida por calor. Este método é capaz de sustentar densidades de gravação de área de até 10 Tbits/pol².

Agora, uma equipe da Seagate, Instituto Nacional de Ciência dos Materiais e Universidade de Tohoku, todos no Japão, demonstrou que é possível deixar para trás essa promessa de "apenas" 10 Tbits/pol² gravando mais do que um bit por área, efetivamente criando bits magnéticos 3D.

Esquema da magnetização em duas camadas e micrografia eletrônica dos bits magnéticos.
[Imagem: P. Tozman et al. - 10.1016/j.actamat.2024.119869]

Gravação magnética 3D

Em experimentos controlados, a equipe conseguiu gravar até quatro bits por unidade de área usando camadas de materiais com diferentes temperaturas Curie, que é a temperatura na qual um material passa de magnético para não-magnético. Em sistemas já mais próximos de um HD real, a gravação foi feita em duas camadas.

"[Nós] conseguimos organizar as camadas de gravação de FePt tridimensionalmente, fabricando filmes multicamadas FePt/Ru/FePt em treliça, com Ru como camada espaçadora. As medições da magnetização mostram que as duas camadas de FePt têm temperaturas Curie diferentes. Isto significa que a gravação tridimensional se torna possível ajustando a potência do laser durante a escrita. Além disso, demonstramos o princípio da gravação 3D através de simulações de gravação, utilizando um modelo de mídia que imita a microestrutura e as propriedades magnéticas da mídia industrial," escreveu o professor Yukiko Takahashi, líder da equipe.

Ao aumentar a capacidade de armazenamento empilhando camadas magnéticas em três dimensões, o novo método de gravação magnética tridimensional promete viabilizar uma nuvem com menos HDDs físicos, gerando economia de energia para os centros de dados.

"No futuro, planejamos desenvolver processos para reduzir o tamanho dos grãos de FePt, melhorar a orientação e a anisotropia magnética e empilhar mais camadas de FePt para obter uma estrutura de mídia adequada para uso prático como HDDs de alta densidade," finalizou Takahashi.

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