Almacenamiento magnético

l tamaño de esos dominios magnéticos o bits ha disminuido a día de hoy hasta niveles de decenas de nanómetros, permitiendo almacenar un terabyte de datos en un disco de tan sólo cuatro centímetros cuadrados de superficie. A pesar de lo impresionante que pueda parecer, esta miniaturización supone grandes problemas para físicos e ingenieros. El rápido y creciente mercado de las tecnologías de la información precisa que cada unidad de información se escriba en estos bits magnéticos diminutos de forma seriada y con tanta rapidez y eficiencia energética como sea posible.

Ahora un equipo de científicos de España y Francia financiados con fondos comunitarios ha desarrollado un método de escritura de datos magnéticos que podría adecuarse a las necesidades de la industria. En un artículo publicado en la revista Nature, el equipo describe la manera en la que su método podría contribuir a solucionar estos problemas sin dejar de cumplir con los cambiantes requisitos del mercado. El estudio recibió una subvención de inicio (Starting Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 1,5 millones de euros a través del proyecto NOMAD («Dinámicas de magnetización a nanoescala»), perteneciente al área temática «Ideas» del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.

El método actual se sirve de campos magnéticos producidos por cables y bobinas, una técnica con muchas limitaciones en cuanto a consumo de energía y miniaturización. La técnica propuesta por este equipo elimina el uso de campos magnéticos exteriores remplazándolos por la simple inyección de una corriente eléctrica paralela al plano de un bit magnético, una manera extremadamente simple y reversible de escritura de elementos de memoria. La clave de este nuevo efecto de conmutación radica en la particular estructura cristalina de los bits magnéticos, donde dos interfaces distintas, una de platino y otra de óxido de aluminio, inducen un campo eléctrico a través de una capa magnética de cobalto de menos de un nanómetro de grosor.

Debido a sutiles efectos relativísticos, los electrones que se inyectan en la capa de cobalto perciben este campo eléctrico como un campo magnético, que actúa a su vez sobre su magnetizacion. Dependiendo de la intensidad de la corriente y de la dirección de la imanación del bit, los electrones pueden inducir un campo magnético eficaz, interno al cobalto, que sea lo suficientemente fuerte como para invertir la dirección de la imanación.

Esta investigación puede ser trascendental para el desarrollo de memorias de acceso aleatorio magnéticas o MRAM. Si la MRAM lograse sustituir a la RAM convencional, que precisa renovar la información que contiene cada pocos milisegundos, permitiría que un ordenador se encendiese de forma inmediata y además sería posible ahorra una cantidad sustancial de energía.

El equipo mostró en su estudio la fiabilidad del método a temperatura ambiente.

Una ventaja adicional de este efecto es que el proceso de escritura es más eficaz cuanto más «duro» sea el material magnético. Esto en principio no debería ser así debido a que los materiales magnéticos blandos son por definición más fáciles de conmutar mediante campos magnéticos externos, y sin embargo es muy práctico debido a que los imanes duros pueden miniaturizarse hasta alcanzar dimensiones nanométricas sin que esto vaya en detrimento de sus propiedades magnéticas. Esto permitiría aumentar la densidad de información almacenada sin perjuicio de la capacidad para escribirla.

El objetivo general del proyecto NOMAD, que estará en marcha hasta 2013, es crear métodos vanguardistas de control de las propiedades magnetodinámicas de elementos metálicos y moleculares nanométricos.