Un grupo de investigadores de HGST, un importante fabricante de unidades de disco duro, ha demostrado que una tecnología emergente llamada fabricación por nanoimpresión podría utilizarse para duplicar la capacidad de almacenamiento de datos de los discos duros actuales. Señalan que el trabajo, cuya patente está pendiente y ha sido realizado en colaboración con una empresa llamada Molecular Imprints, podría conducir a un proceso de fabricación rentable a finales de esta década.
Las unidades de disco duro almacenan datos en material magnético sobre la superficie de un disco giratorio. Durante la producción, este material se deposita como película fina. Después, la información se escribe en el disco mediante el cambio de la orientación magnética de diferentes unidades individuales del material, conocidas como 'granos'. Un grupo de granos juntos conforman una región que puede almacenar un solo bit. Desde la década de los 50, en la que se inventó la tecnología, los fabricantes de disco duro continuamente han estado encontrando formas de seguir aumentando la capacidad de almacenamiento de datos mediante la reducción de la superficie necesaria para almacenar un bit, y más recientemente mediante el uso de cada vez menos granos agrupados para cada uno.
En la actualidad, la industria está acercándose a los límites de esta estrategia, en parte porque el magnetismo de las partículas se hace menos estable cuando son muy pequeñas, un fenómeno conocido como superparamagnetismo. "Si tomo un imán permanente y lo hago lo suficientemente pequeño, pierde el magnetismo", explica Currie Munce, vicepresidente de Investigación de HGST.
También existen límites físicos en cuanto a cómo de pequeñas pueden ser las regiones de grabación. "Si seguimos tratando de hacer que estas áreas magnetizadas estén más cerca y más cerca, finalmente llegan a poder sentir a sus vecinos hasta el punto de tender a darse la vuelta", explica Grant Willson, profesor de ciencias de los materiales en la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.). Esto provoca la pérdida de datos. Willson es cofundador de Molecular Imprints, aunque no participó en esta investigación.
Los investigadores han sabido desde hace años que un disco con puntos nanoscópicos magnéticos físicamente aislados permite empaquetar más información que la aplicación del material en forma de película continua. La dificultad ha consistido hasta ahora en desarrollar una forma económica de fabricación de discos con los patrones nanoscópicos precisos en las pistas circulares necesarias para que el cabezal de impresión haga su trabajo.
Los investigadores de HGST anunciaron en la reunión de litografía avanzada SPIE celebrada el mes pasado que habían usado su propio proceso de nanoimpresión para crear patrones en un sustrato de disco con puntos de 10 nanómetros de ancho, muy juntos y en pistas circulares. Demostraron que el cabezal de impresión podía leer y escribir información de estos puntos, e informaron de que su proceso puede imprimir 1,2 billones de 'islas magnéticas' por pulgada cuadrada, suficientes para almacenar alrededor de un terabyte en un disco de 2,5 pulgadas, lo que supone el doble de capacidad frente a los dispositivos actuales. (La unidad más amplia que HGST vende actualmente puede almacenar cuatro terabytes de datos). Dado que los puntos se pueden fabricar aún más pequeños, en teoría el método permitiría seguir ganando capacidad durante varias generaciones más.
La nanoimpresión, una técnica que apareció por primera vez en la década de los 90, consiste en aplicar un material blando a una superficie y luego estamparlo con un material duro cubierto con patrones específicos. Las impresiones resultantes guían la modificación de la superficie, como por ejemplo en el caso del grabado o la deposición de material adicional. El material blando se retira, dejando solamente los nuevos diseños en la superficie original. Las industrias de grabación magnética y semiconductores consideran que la técnica es una solución prometedora para el rompecabezas de cómo fabricar con fiabilidad estructuras y patrones con un tamaño por debajo de los 20 o 30 nanómetros.
Para diseñar su sello, los investigadores de HGST utilizaron moléculas llamadas copolímeros de bloques, que pueden ser diseñadas para alinearse en patrones repetidos sobre una superficie tratada, una técnica llamada 'autoensamblaje dirigido'. "Creemos que podemos implementar [el proceso] en la fabricación", asegura Munce.
Los ingenieros de HGST también se centrarán en la fabricación de puntos tan pequeños como sea físicamente posible. Munce afirma que en unos 15 o 20 años se toparán con otro límite de tamaño. Para entonces, señala, siempre que se hayan llevado a cabo varias mejoras en la tecnología, "podríamos alcanzar otro factor de 20 en cuanto a ganancias de capacidad".