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Archiviazione dati ad alta densità
Un laser che focalizza la luce in un punto largo 30 nanometri potrebbe essere un importante passo avanti verso i dischi rigidi ad altissima densità. I ricercatori dell'Università della California, Riverside (UCR) e dell'Università di Houston, in Texas, che hanno sviluppato il nanolaser, affermano che potrebbe portare a dischi rigidi con 10 terabit di dati racchiusi in un pollice quadrato.
Riflettore: Per realizzare un laser che concentra nanowatt di potenza in un punto di 30 nanometri, i ricercatori coprono un diodo a semiconduttore con una pellicola di alluminio incisa con diverse aperture su scala nanometrica. Un'immagine al microscopio ottico a scansione in campo vicino mostra che la maggior parte della luce laser esce dall'apertura a forma di C.
Oggi i dischi rigidi possono trasportare fino a 200 gigabit per pollice quadrato. I dati sono memorizzati magneticamente. Utilizzando la tecnologia esistente, i produttori potrebbero aumentare la capacità di un disco fino a un massimo di un terabit per pollice quadrato. Il nanolaser è un passo importante verso un sistema di scrittura su disco su cui stanno attualmente lavorando molti ricercatori. Un tale sistema utilizzerebbe sia i campi luminosi che quelli magnetici per memorizzare i dati su un disco, imballando fino a 50 terabit per pollice quadrato di dati.
Più piccolo è il punto luminoso del laser, minore è la dimensione del bit, il che significa più bit per pollice quadrato. In questo momento, il laser può concentrare 250 nanowatt di potenza su un punto largo 30 nanometri. La nostra tecnologia può essere sicuramente ridimensionata fino a 5-10 nanometri, afferma Sakhrat Khizroev , un professore di ingegneria elettrica che sta conducendo il lavoro all'UCR. Una dimensione dello spot di 10 nanometri dovrebbe essere abbastanza piccola da ottenere una densità di 10 terabit per pollice quadrato.
L'attuale tecnologia di archiviazione magnetica ha raddoppiato la densità dei dati sui dischi rigidi quasi ogni anno negli ultimi tre decenni. Ma ora la tecnologia si sta avvicinando al limite. Su un disco rigido, ogni bit è una piccola area in cui i cristalli del materiale hanno tutti i loro campi magnetici allineati nella stessa direzione. Man mano che vengono registrati più dati su un disco, i bit diventano più piccoli e comprendono meno cristalli del materiale. A circa un terabit per pollice quadrato, le aree dei bit diventano così minuscole che i cristalli non hanno energia sufficiente per mantenere allineati i loro campi magnetici e i bit finiscono per perdere le loro informazioni.
I produttori di dischi rigidi come Seagate stanno ora esaminando un nuovo metodo per archiviare più dati sui dischi. La tecnica, chiamata registrazione magnetica assistita dal calore, prevede l'utilizzo di un punto luminoso ben focalizzato per riscaldare i bit durante la registrazione. Questo dà ai cristalli magnetici energia per mantenere i loro orientamenti del campo magnetico. Ci sono vari modi in cui si potrebbe immaginare di portare la luce sul disco, dice Mark Kryder , professore di ingegneria elettrica e informatica alla Carnegie Mellon University. Il modo più elegante sarebbe usare un nanolaser.
Finora, la sfida è stata quella di realizzare un laser che fornisca energia sufficiente in un punto luminoso abbastanza piccolo. Con i laser precedenti, dice Khizroev, la luce, quando focalizzata su uno spot di 30 nanometri, ha energie che sono una frazione di un nanowatt. Lui ei suoi colleghi realizzano il loro laser da 250 nanowatt depositando uno strato molto sottile di alluminio sul lato emittente di un laser a diodi a semiconduttore. Quindi focalizzano un raggio di ioni positivi di gallio sull'alluminio per incidere minuscole aperture su scala nanometrica. Come previsto dalla teoria della fisica, un'apertura a forma di C lascia passare la maggior parte dell'energia nella dimensione del punto più piccola. Khizroev afferma che i suoi colleghi stanno ora cercando di progettare il laser con uno spot ancora più piccolo, da 5 a 10 nanometri.
Ed Schlesinger , capo del dipartimento di ingegneria elettrica e informatica della Carnegie Mellon, afferma che il nuovo nanolaser è un aspetto importante per trasformare in realtà la registrazione magnetica assistita dal calore. Ma avverte che ci sono molte sfide ingegneristiche da risolvere prima che la tecnologia possa essere introdotta sul mercato. Includono il montaggio del laser su un cursore in modo che possa spostarsi in varie aree del disco rigido per registrare i dati, la progettazione di un nuovo materiale del disco che funzioni con la registrazione assistita dal calore e la realizzazione di lubrificanti per dischi in grado di sopportare le alte temperature durante il calore -processo di scrittura assistito.
La registrazione magnetica assistita dal calore è un vero problema di sistema e richiede sviluppo e progresso su molti fronti contemporaneamente, afferma Schlesinger. Il nanolaser è un bel passo avanti e avvicina la tecnologia.