(PhysOrg.com) -- Ricercatori europei hanno ideato un nuovo supporto di registrazione magnetico costituito da minuscole nanosfere. La tecnologia potrebbe portare a dischi rigidi in grado di memorizzare più di mille miliardi di bit di informazioni in un pollice quadrato.

Con i PC consumer ora venduti con dischi rigidi di un terabyte o più - sufficienti per registrare più di due anni di musica - la capacità di archiviazione sembra espandersi senza limiti. Ma i limiti ci sono e gli addetti ai lavori sanno che si stanno avvicinando velocemente.

I dischi rigidi attuali registrano informazioni su uno strato ferromagnetico. Lo strato è costituito da grani di circa 7 nanometri di diametro e ogni "bit" di informazione è contenuto in una cella magnetizzata che copre forse da 60 a 80 grani. Quando il campo magnetico punta in una direzione viene memorizzato un "1" e quando punta nella direzione opposta viene memorizzato uno "0".

Un modo per impacchettare le informazioni su un disco sarebbe quello di rendere le celle più piccole. Ma con meno grani per cella, il rapporto segnale/rumore aumenta e con esso la probabilità che un bit venga letto male.

La risposta ovvia è usare un supporto di registrazione con grani più piccoli, ma poi sorgono problemi di stabilità termica. "Col tempo, se la stabilità termica non è abbastanza grande, l'orientamento magnetico si capovolgerà nella direzione opposta in modo da perdere le sue informazioni, ” afferma Manfred Albrecht della Chemnitz University of Technology.

Nanosfere

Favorisce un approccio completamente nuovo che utilizza tecniche della nanotecnologia per costruire una superficie di registrazione "modellata" composta non da grani irregolari ma da celle magnetiche appositamente realizzate. "Il problema ora è come produrre queste nanostrutture su larga scala a basso costo?"

Albrecht ha coordinato il progetto MAFIN, finanziato dall'UE, che ha cercato di costruire serie regolari di cellule da minuscole nanosfere magnetizzate. Le sfere sono realizzate in silice e sono disponibili in commercio in una gamma di dimensioni. Dopo aver testato molte dimensioni diverse, il team MAFIN ha optato per sfere di 25 nanometri di diametro, più grandi dei grani convenzionali ma più piccoli delle normali celle di stoccaggio.

L'attrazione nell'usare le nanosfere è che si assemblano in una matrice regolare. Le nanosfere vengono miscelate con una soluzione a base alcolica che viene fatta cadere sul substrato. Man mano che l'alcol evapora, le sfere vengono lasciate in uno schema regolare.

“Abbiamo quindi depositato un film magnetico sopra le particelle per formare un “cappuccio” magnetico, ” spiega Albrecht. “E se lo fai bene, questo cappuccio magnetico funge da singolo magnete, con un polo nord e un polo sud, e l'array può essere utilizzato come dispositivo di archiviazione”.

Se il cappuccio è magnetizzato con un polo nord o sud verso l'alto determina se sta memorizzando un "1" o uno "0".

Lega ferro-platino

La pellicola magnetica è una lega ferro-platino che ha già suscitato interesse nel settore della memorizzazione magnetica. È rivestito sulle nanosfere mediante deposizione di magnetron-sputter. Poiché la silice stessa non è magnetica, ogni cappuccio è isolato dai suoi vicini e può trattenere bene la sua magnetizzazione.

L'autoassemblaggio delle nanosfere è guidato dalla pre-modellazione del substrato di silicato mediante litografia a raggi X per creare minuscole fosse in cui le sfere si sistemano.

“Credo che gli approcci basati sull'autoassemblaggio abbiano il più grande potenziale perché non sono costosi, "dice Albrecht. "Hanno un costo molto basso."

Una distanza di 25 nanometri tra le sfere è equivalente a una densità di archiviazione di un terabit (1000 gigabit) per pollice quadrato. Utilizzando lo stesso approccio con sfere più piccole, i ricercatori dovrebbero essere in grado di raggiungere densità fino a sei volte superiori.

Oltre a guardare il supporto di registrazione, I ricercatori MAFIN hanno anche studiato le tecniche di registrazione. Il ferro-platino è più difficile da magnetizzare rispetto ai media convenzionali, pertanto saranno necessarie modifiche per consentire la facile registrazione e lettura delle informazioni.

Opportunità per l'industria

Il team ha studiato utilizzando una sonda con una punta magnetica sottile per magnetizzare e leggere ciascuna delle nanosfere invece di una testina di registrazione convenzionale.

MAFIN è terminato nel maggio 2009 ma il suo lavoro è proseguito in un progetto UE successivo, TERMAGSTOR. Mentre MAFIN si occupava di una prova di concetto, il nuovo progetto mira a dimostrare un disco rigido con una densità di archiviazione superiore a un terabit per pollice quadrato.

Albrecht vede opportunità per l'industria europea di sviluppare i processi di produzione che nuovi, richiederanno supporti di memorizzazione nanostrutturati. “In Europa non abbiamo una vera industria che produce dischi rigidi, " lui dice. “È tutto in Asia e negli Stati Uniti. Ma abbiamo produttori di strumenti di deposizione ed esperienza nella tecnologia sputter.

I substrati di vetro dei dischi rigidi convenzionali non saranno adatti per i processi ad alta temperatura necessari per depositare leghe, quindi anche le aziende europee con know-how nei materiali ceramici possono avere un ruolo da svolgere.