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Un nuovo modello di hard disk

Le novità di una ricerca – di recente pubblicata su Nature -, condotta da un team internazionale, coordinato da Fabian Natterer, fisico dell’École polytechnique fédérale de Lausanne, in Svizzera

Se l’hard disk mi diventa atomico! No, non per esagerare, ma per prefigurare ciò che presto potrebbe essere realtà.
Come è noto, l’hard disk (disco rigido) è un dispositivo di memoria, con supporto magnetico, per immagazzinare dati informatici (file, programmi e sistemi operativi). Al suo interno, normalmente, c’è un disco diviso in aree magnetizzate, ciascuna simile ad una piccola barretta magnetica. Più le aree magnetizzate sono piccole, più densamente possono memorizzati i dati. Dunque, i ricercatori del settore cercano di ottenere barrette sempre più piccole.
Ma c’è un problema! Dividendo infatti in più parti un magnete, si ottengono altrettanti magneti più piccoli. Ripetendo l’operazione, ovviamente, si aumenta il numero di magneti ottenuti. Ma al di sotto di una certa dimensione, essi cominciano a diventare “instabili”, nel senso che i loro campi magnetici tendono a invertire le polarità da un momento all’altro.
Ritornando all’interno dell’hard disk, bisogna sapere che i campi delle aree magnetizzate possono puntare verso l’alto o verso il basso. Ciascuna direzione rappresenta un 1 o uno 0, un’unità di dati nota come “bit”. Abbiamo già ricordato come più le aree magnetizzate sono di piccole dimensioni, maggiore è la quantità di dati che possono memorizzare. Ma per funzionare correttamente, esse devono essere stabili, in modo che gli 1 e gli 0 all’interno del disco rigido non cambino accidentalmente.
Ed ecco la novità. I fisici sono finalmente riusciti a creare un magnete stabile da un singolo atomo! Stiamo parlando di una ricerca – di recente pubblicata su Nature -, condotta da un team internazionale, coordinato da Fabian Natterer, fisico dell’École polytechnique fédérale de Lausanne, in Svizzera.
Il dispositivo riscrivibile approntato dal gruppo di studiosi è formato da due barrette magnetiche, e può memorizzare solo due bit di dati. Ma, secondo il loro parere, se riprodotto su scala maggiore, potrebbe aumentare anche di 1000 volte la densità di immagazzinamento dei dati di un hard disk!
“È una pietra miliare – commenta Sander Otte, fisico della Delft University of Technology, nei Paesi Bassi -. Finalmente, è stata dimostrata in modo indiscutibile la stabilità magnetica in un singolo atomo”.
I bit commerciali attualmente reperibili sono in genere costituiti da circa un milione di atomi. Ma, tentando vari esperimenti, gli esperti di fisica hanno progressivamente ridotto il numero di atomi necessari per memorizzare un bit, passando dai 12 atomi del 2012 a un unico atomo ora. In questo esperimento, i ricercatori hanno scelto di usare atomi di olmio, posti su un foglio di ossido di magnesio e mantenuti ad una temperatura inferiore ai 5 kelvin. In effetti, l’olmio è particolarmente adatto allo stoccaggio a singolo atomo, perché ha molti elettroni spaiati che creano un forte campo magnetico, e questi elettroni si trovano in un’orbita vicina al centro dell’atomo, dove sono schermati dall’ambiente. Questo conferisce all’olmio un campo intenso e stabile.
Per scrivere i dati su un singolo atomo di olmio, il gruppo ha usato un impulso di corrente elettrica da una punta magnetizzata di un microscopio a effetto tunnel, che può invertire l’orientamento del campo dell’atomo tra uno 0 e un 1. Nei test, i magneti si sono dimostrati stabili: ciascuno ha conservato i propri dati per diverse ore e il gruppo non ha mai osservato una inversione involontaria.
Natterer riferisce poi che i suoi colleghi dell’École polytechnique fédérale de Lausanne stanno tentando di approntare nuovi metodi per realizzare grandi schiere di magneti a singolo atomo.
Ma per ora il sistema a 2 bit è ancora lontano dalle applicazioni pratiche e molto in ritardo rispetto ad un altro tipo di archiviazione a singolo atomo, che codifica i dati nelle posizioni degli atomi, invece che nella loro magnetizzazione, e ha già costruito un dispositivo di archiviazione dati riscrivibile da 1-kilobyte (8192-bit).

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