Cómo guarda los datos un DVD

a popularidad de dispositivos de almacenamiento de alta densidad regrabables como el DVD-RAM (Disco Versátil Digital - memoria de acceso aleatorio), el DVD-RW (Disco Versátil Digital - regrabable), el disco Blu-ray y la RAM (memoria de acceso aleatorio) de los ordenadores personales no es nueva. Todos estos sistemas se basan en la grabación de cambio de fase. En los DVD concretamente, los datos se almacenan como bits de menos de 100 nanómetros (nm) en una capa fina compuesta por una aleación de varios elementos.

Los bits pueden presentarse en dos variedades o fases, una cristalina ordenada y otra desordenada amorfa, y pueden pasar de una a otra en una fracción de segundo gracias a un pulso de láser. Los láseres también se utilizan para leer la información contenida en el disco debido al distinto coeficiente de reflexión de los dos estados.

Los DVD-RAM y los discos Blu-ray cuentan con una capa de almacenamiento de datos compuesta por los elementos germanio (Ge), antimonio (Sb) y telurio (Te) denominada GST. Sin embargo, los dispositivos DVD-RW utilizan aleaciones AIST compuestas por pequeñas cantidades de plata (Ag) e indio (In) además de antimonio (Sb) y telurio (Te). A pesar de la popularidad de los dispositivos de almacenamiento basados en GST y AIST, se sabe poco sobre lo que ocurre en estos sistemas a nivel atómico cuando los bits pasan de una fase a otra.

En este estudio, científicos de Finlandia, Alemania y Japón estudiaron el funcionamiento del sistema de almacenamiento AIST. El equipo obtuvo datos experimentales y espectros de rayos X mediante la instalación sincrotrónica japonesa SPring-8, la fuente de rayos X más potente del mundo. Esta información se complementó con simulaciones exhaustivas realizadas en el superordenador JUGENE del Forschungszentrum Jülich (Alemania).

Los análisis revelaron que en las aleaciones de AIST el cambio de fase comienza en el exterior del bit, donde se conecta a su entorno cristalino y avanza hacia el interior. Según el equipo, se activa un «modelo de intercambio de enlaces». Cuando un bit se estimula mediante un láser, los átomos de antimonio del mismo cambian la fuerza de sus enlaces a dos vecinos.

La fase de transición en el almacenamiento AIST es por tanto bastante distinta a la de GST, afirmación comprobada por los investigadores en un estudio anterior. En GST el bit amorfo cristaliza mediante nucleación, o lo que es lo mismo, el cambio comienza en el centro del bit y crece hasta que lo cubre al completo. En los sistemas GST, ambas fases se caracterizan por poseer grupos de cuatro átomos dispuestos en un anillo con una composición «ABAB» en la que «A» representa el germanio o el antimonio y «B» el telurio. Esta estructura contiene espacio vacío suficiente para que los átomos se recompongan sin que se destruyan muchos enlaces atómicos.

«Ambas familias de aleaciones contienen antimonio y telurio y parecen tener mucho en común, pero los mecanismos de cambio de fase son bastante distintos», comentó el Dr. Robert Jones del Forschungszentrum Jülich.

Según el equipo, el cálculo de la estructura de la fase amorfa de los AIST es la más amplia que se ha llevado a cabo en este ámbito científico, pues el equipo utilizó unos 4.000 procesadores del superordenador JUGENE durante un periodo de cuatro meses.