I ricercatori della Nano-Meta Technologies Inc. (NMTI) nel Purdue Research Park hanno mostrato come superare i limiti chiave di un materiale che potrebbe consentire all'industria della memorizzazione magnetica di raggiungere densità di registrazione dei dati ben oltre i computer di oggi.

La nuova tecnologia potrebbe consentire di registrare dati su una scala ridotta senza precedenti utilizzando minuscole "nanoantenne" e di aumentare da 10 a 100 volte la quantità di dati che possono essere archiviati su un disco magnetico standard.

La strategia tecnologica del settore dello storage, chiamata registrazione magnetica assistita dal calore (HAMR), dipende dal design della nanoantenna, o trasduttore di campo vicino (NFT), disse Urcan Guler, capo scienziato presso Nano-Meta Technologies.

HAMR sfrutta "plasmonica, " una tecnologia che utilizza nuvole di elettroni chiamate plasmoni di superficie per manipolare e controllare la luce. Tuttavia, alcuni degli NFT plasmonici in fase di sviluppo si basano sull'uso di metalli come oro e argento, che non sono meccanicamente robusti e rappresentano una sfida nella fabbricazione e nell'affidabilità a lungo termine della testina di registrazione HAMR.

I ricercatori della Nano-Meta Technologies e della Purdue University stanno lavorando per sostituire l'oro con il nitruro di titanio. Il materiale offre elevata resistenza e durata alle alte temperature, e il suo utilizzo come nanoantenna apre la strada a sistemi di registrazione di prossima generazione, disse Vladimir M. Shalaev, direttore scientifico di nanofotonica presso il Birck Nanotechnology Center di Purdue e illustre professore di ingegneria elettrica e informatica.

I ricercatori hanno modificato le proprietà fisiche del nitruro di titanio, adattandolo per HAMR.

Un team di Nano-Meta Technologies e Purdue ha scritto un articolo sulla necessità di sviluppare nuovi materiali come alternative all'oro e all'argento per varie applicazioni plasmoniche, usando HAMR come esempio. L'articolo è stato pubblicato online questo mese sulla rivista Faraday Discussions.

La tecnologia potrebbe consentire di aggirare i limiti di capacità di archiviazione del disco imposti dai materiali di registrazione magnetici convenzionali. Normalmente, le lenti non possono focalizzare la luce più piccola della lunghezza d'onda della luce stessa, che ha un diametro di centinaia di nanometri. Però, le nanoantenne consentono di focalizzare la luce in punti molto più piccoli della lunghezza d'onda della luce, consentendo di aumentare la capacità di memorizzazione del supporto.

L'industria è stata riluttante ad adottare il nitruro di titanio per potenziali nuove applicazioni plasmoniche perché la realizzazione di nanoantenne con il nitruro di titanio convenzionale porta a un eccessivo "autoriscaldamento" attraverso l'assorbimento della luce laser in ingresso, ostacolando le prestazioni. Il comune nitruro di titanio subisce anche reazioni di ossidazione ad alte temperature che ne degradano le proprietà ottiche, disse Ernesto Marinero, un professore della School of Materials Engineering di Purdue, esperto di registrazione magnetica, è entrato all'università dopo una lunga carriera nel settore dello storage.

Per affrontare entrambi i problemi, i ricercatori hanno modificato il nitruro di titanio per ridurre significativamente il suo assorbimento di luce intrinseco, spianando così il percorso per superare il blocco stradale autoriscaldante. Per di più, i ricercatori hanno anche risolto il problema dell'ossidazione proteggendo il materiale con un rivestimento ultrasottile che previene l'ossidazione senza alterare le proprietà ottiche del materiale.

L'articolo di Faraday Discussions è stato scritto da Guler; Aleksandr Kildisev, un professore di ricerca associato di ingegneria elettrica e informatica; Alessandra Boltasseva, un professore associato di ingegneria elettrica e informatica; e Shalaev.

HAMR utilizza un laser per illuminare una nanoantenna, una struttura minuscola con la forma e le dimensioni ideali per "l'accoppiamento ottimale della luce" per produrre la dimensione dello spot richiesta sul supporto di registrazione. L'antenna accoppia l'energia elettromagnetica in un piccolo punto, creando calore che consente a una testina magnetica di scrivere gli uni e gli zeri necessari per l'archiviazione dei dati su un disco rotante. HAMR consente l'uso di materiali di registrazione con proprietà magnetiche superiori per garantire la stabilità degli uni e degli zeri su scala nanometrica delle future unità di computer.

Shalaev e Boltasseva hanno formato Nano-Meta Technologies Inc. L'azienda si sta inizialmente concentrando su tre applicazioni:HAMR; solare termofotovoltaico, in cui uno strato ultrasottile di metamateriali plasmonici potrebbe migliorare notevolmente l'efficienza delle celle solari; e un nuovo approccio terapeutico clinico che utilizza nanoparticelle per il trattamento del cancro.

La ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation attraverso un premio Small Business Innovation Research concesso a NMTI per lo sviluppo di un NFT HAMR durevole.

"Fase uno, che è un progetto di fattibilità, sta dando risultati promettenti e NMTI è alla ricerca di partner industriali per lo sviluppo del prodotto, " disse Guler.