Finas líneas: En la imagen microscópica más grande se observan moléculas de polímeros que se han colocado solas para formar un patrón regular de pasillos de 10 nanómetros de ancho gracias al uso de una nueva capa que ayuda a las moléculas a alinearse correctamente. La imagen más pequeña muestra que, sin esa capa, los polímeros no forman estructuras organizadas.
Se ha mejorado una técnica que permite que las capas recorridas por nanopatrones que almacenan datos en los discos duros se coloquen solas para mejorar la producción a gran escala, lo que podría permitir la producción de discos duros capaces de almacenar una cantidad de datos cinco veces mayor que los discos más grandes que existen en la actualidad.
Hace mucho que se piensa que usar la capacidad de los materiales de colocarse solos en su posición correcta en vez de máquinas que imprimen o graban estos patrones, es una solución potencial para las barreras a las que se enfrenta la ampliación de la capacidad de los diseños de discos duros actuales. Investigadores de la Universidad de Austin, Texas (EE.UU.) han encontrado una solución a un problema que hacía que el autoensamblado fuera incompatible con las fábricas existentes.
Los discos duros almacenan datos en un disco que gira, escribiéndolos en un patrón de zonas magnetizadas sobre una capa magnética. Durante décadas, las mejoras en la capacidad de los discos duros han derivado de aumentar la densidad de esas zonas, y por lo tanto la densidad de datos. Pero ya no se pueden juntar más sin que las interferencias magnéticas pongan en peligro la fiabilidad del almacenado.
Se podría cubrir el plato de un disco duro con puntos de material magnético separados físicamente en vez de una capa continua, lo que permitiría una mayor densidad de almacenaje, puesto que el espacio entre los puntos impediría que se produjeran interferencias. Pero los métodos de fabricación existentes no pueden hacer islas aisladas con una distancia entre ellas de menos de 30 nanómetros, lo que produce más o menos la misma densidad de datos que los diseños convencionales de disco duro actuales.
Grant Willson, profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de Texas, trabajando conjuntamente con Christopher Ellis, profesor de química de la misma universidad, ha encontrado una forma de crear islas magnéticas con una densidad mucho mayor que la que pueden producir las herramientas de fabricación actuales. Este nuevo método usa un bloque de copolímeros –macromoléculas de cadena larga compuestas de “bloques” de distintos polímeros- capaces de colocarse solos en un patrón muy pequeño que se repite. La forma que adoptará este patrón se puede guiar escogiendo una combinación adecuada de polímeros y añadiendo además patrones a la superficie sobre la que se aplican. Una vez formados, este tipo de patrones se pueden usar como plantilla para crear puntos de material magnético sobre un plato de disco duro.
El desarrollo de este método se había visto frenado por el reto de conseguir que las moléculas de copolímeros largos se mantuvieran planas usando un método compatible con las fábricas existentes. El grupo de la Universidad de Texas anunció la semana pasada que había resuelto el problema mediante una capa superior –también un polímero- que coloca los copolímeros en el sentido adecuado.
“Solo hay que aplicar un par de capas más de lo normal y calentarlo con el plato caliente que ya existe”, explica Willson. Cuando se aplica la capa de polímero, está inactiva y atada con iones de amonio. El calor libera amoníaco y transforma la estructura del polímero de la capa superior, que interactúa con la capa de copolímero y la anima a colocarse en la orientación deseada. Después, la capa superior se lava dejando los copolímeros y las estructuras que han formado.
Este proceso se puede llevar a cabo en menos de 30 segundos, lo que más rápido que el paso más lento en una cadena de producción de platos de disco duros en la actualidad, afirma Willson. Por ahora, el grupo ha demostrado que puede colocar patrones con detalles de hasta 10 nanómetros. Willson calcula que esto permitiría a los discos duros almacenar hasta cinco veces más datos de lo que les permite su densidad actual, aproximadamente un terabyte de información (1.024 gigabytes) por pulgada cuadrada.
HGST, una empresa de almacenaje propiedad de Weste Digital, está investigando cómo integrar la técnica en las cadenas de producción existentes. Willson afirma que habrá que modificar la capa superior para la producción de empresas especializadas en la fabricación de semiconductores.
James Watkins, director del centro de fabricación jerárquica de la Universidad de Massachusetts, Amherst (EE.UU.). afirma que también hay que mejorar los propios copolímeros antes de poder usar el método del autoensamblado comercialmente. “Un reto es lograr un amplio alcance usando copolímeros sin defectos sobre grandes superficies”, afirma. Con millones de puntos para el almacenaje de datos en el plato de un disco, las tasas de error deben ser muy pequeñas para impedir que haya una cantidad significativa mal situados.