Discos rígidos podem ser gravados com calor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/02/2012

O feito é mais surpreendente porque sempre se acreditou que o calor destruísse a ordem magnética.
[Imagem: Johan Mentink/Alexey Kimel/Richard Evans]

Gravação magnética com calor

Uma equipe internacional de cientistas demonstrou uma forma quase inacreditável de ler e escrever bits magnéticos em um disco rígido.

Eles descobriram que é possível gravar as informações usando apenas calor.

E não apenas isso, como também a gravação com calor é muito mais rápida do que a técnica atual, que utiliza campos magnéticos.

Segundo eles, a técnica permite que as informações sejam processadas centenas de vezes mais rapidamente do que pelo método magnético, além de exigir menos energia.

"Em vez de usar um campo magnético para gravar as informações na mídia, nós exploramos forças internas muito mais fortes e gravamos os dados usando apenas o calor," afirmou o Dr. Thomas Ostler, da Universidade de Iorque, no Reino Unido, principal autor da pesquisa.

"Este método revolucionário permite a gravação de terabytes (milhares de gigabytes) de dados por segundo, centenas de vezes mais rápido do que a tecnologia atual de discos rígidos. Como não há necessidade de um campo magnético, há também um menor consumo de energia," prossegue ele.

Os cientistas afirmam ser possível atingir uma densidade de armazenamento de 10 petabytes por metro quadrado a uma velocidade de 200 Gb/s. Isso representa 10 vezes mais dados por área, gravados 300 vezes mais rápido, do que os discos rígidos atuais.
[Imagem: Richard Evans/University of York]

Calor e magnetismo

O feito é mais surpreendente porque sempre se acreditou que o calor destruísse a ordem magnética.

"Durante séculos, acreditou-se que o calor só pudesse destruir a ordem magnética. Agora nós conseguimos demonstrar que o calor pode, de fato, ser um estímulo suficiente para registrar informações em meio magnético," completa o Dr. Alexey Kimel, coautor do estudo.

Até agora se acreditava que a única forma de gravar um bit de informação - fundamentalmente inverter os pólos de um ímã - consistia em aplicar um campo magnético externo.

Quanto mais forte for o campo magnético aplicado, mais rápido será feita a gravação do bit magnético.

A indústria sabe disso, mas há tempos não consegue reduzir o tempo de gravação de um bit magnético, que atualmente está por volta de 1 nanossegundo.

O que a equipe demonstrou é que as posições dos pólos norte e sul do ímã, ou do domínio magnético que representa um bit, podem ser invertidas por um pulso ultracurto de calor.

A súbita elevação da temperatura altera a orientação do ímã em 2 milésimos de nanossegundo.

Segundo os cientistas, com a técnica de escrita por calor é possível atingir uma densidade de armazenamento de 10 petabytes por metro quadrado a uma velocidade de 200 Gb/s. Isso representa 10 vezes mais dados por área, gravados 300 vezes mais rápido, do que os discos rígidos atuais.

A técnica, que responde pelo nome de gravação magnética assistida por calor, ou HAMR, na sigla em inglês ("Heat Assisted Magnetic Recording"), é similar à desenvolvida pela Seagate há alguns anos.

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O ferro é representando em azul e o gadolínio em vermelho. Mas os cientistas ainda não sabem explicar com detalhes o que se passa com eles para que o valor dos bits fique se alternando com pulsos subsequentes de calor.
[Imagem: Richard Evans/University of York]

Calor direcional

O campo magnético gerado pela cabeça de gravação de um disco rígido possui uma direção, o que permite que ela grave ou um 0 ou um 1 - ou, em outros termos, faça o ímã apontar para o norte ou para o sul - de forma totalmente controlada.

Já um pulso de calor não tem direção. Como é possível então controlar o que será gravado?

Os pesquisadores ainda não têm uma explicação para isso - eles só têm certeza que o processo funciona de forma totalmente controlável.

Mas eles levantam a hipótese de que isto se deve à combinação de átomos no material magnético usado, uma liga de ferro e do metal de terras raras gadolínio.

Cada átomo tem seu próprio magnetismo, e normalmente os dois elementos apontam em direções opostas. Como os átomos de gadolínio são magneticamente mais fortes, os átomos de ferro se alinham com eles.

Um pulso de calor muito curto - de 1/10.000 de nanossegundo - é suficiente para desarranjar a orientação em massa dos átomos de ferro. Os átomos de gadolínio reagem mais lentamente. Quando o material esfria de novo, os átomos dos dois materiais estão apontando em direções opostas.

Mas basta repetir o processo para que todos os átomos se agitem - e os átomos de ferro voltam a acompanhar os átomos de gadolínio.

"Nós ainda não entendemos todos os detalhes desse mecanismo ainda," confessa o Dr. Ostler.

Os pulsos de calor são disparados com um laser. Segundo os pesquisadores, com a eliminação dos eletroímãs no interior de um disco rígido, o equipamento poderá consumir muito menos energia, mesmo levando em conta o consumo do laser.

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