comutação ll-óptica. Os dados são armazenados na forma de 'bits', que contém digital 0 (pólos norte para baixo) ou 1 (pólos norte para cima). A gravação de dados é obtida pela "mudança" da direção dos pólos por meio da aplicação de pulsos de laser curtos (em vermelho). Crédito:Universidade de Tecnologia de Eindhoven
A luz é a forma mais eficiente em termos de energia de mover informações. Ainda, a luz mostra uma grande limitação:é difícil de armazenar. De fato, os data centers dependem principalmente de discos rígidos magnéticos. Contudo, nesses discos rígidos, a informação é transferida a um custo de energia que hoje em dia está explodindo. Pesquisadores do Instituto de Integração Fotônica da Universidade de Tecnologia de Eindhoven (TU / e) desenvolveram uma 'tecnologia híbrida' que mostra as vantagens dos discos rígidos leves e magnéticos.
Os pulsos de luz ultracurtos (femtossegundos) permitem que os dados sejam gravados diretamente em uma memória magnética de maneira rápida e com alta eficiência energética. Além disso, assim que as informações forem gravadas (e armazenadas), ele avança deixando espaço para domínios de memória vazios para serem preenchidos com novos dados. Essa pesquisa, publicado em Nature Communications , promete revolucionar o processo de armazenamento de dados em futuros circuitos integrados fotônicos.
Os dados são armazenados em discos rígidos na forma de 'bits', minúsculos domínios magnéticos com um pólo norte e um pólo sul. A direção desses pólos ('magnetização'), determina se os bits contêm um 0 digital ou um 1. A escrita dos dados é obtida 'mudando' a direção da magnetização dos bits associados.
Ferriímãs sintéticos
Convencionalmente, a comutação ocorre quando um campo magnético externo é aplicado, que forçaria a direção dos pólos para cima (1) ou para baixo (0). Alternativamente, a comutação pode ser alcançada através da aplicação de um pulso de laser curto (femtossegundo), que é chamado de comutação totalmente óptica, e resulta em um armazenamento de dados mais eficiente e muito mais rápido.
Mark Lalieu, Ph.D. candidato no Departamento de Física Aplicada da TU / e:'A comutação totalmente óptica para armazenamento de dados é conhecida há cerca de uma década. Quando a comutação totalmente ótica foi observada pela primeira vez em materiais ferromagnéticos - entre os materiais mais promissores para dispositivos de memória magnética - este campo de pesquisa ganhou um grande impulso '. Contudo, a comutação da magnetização nestes materiais requer múltiplos pulsos de laser e, portanto, longos tempos de gravação de dados.
Gravação de dados em tempo real em dispositivos de memória de pista de corrida. Os bits magnéticos (1 e 0) são escritos por pulsos de laser (pulsos vermelhos, lado esquerdo), e os dados são transportados ao longo da pista em direção ao outro lado (setas pretas). No futuro, os dados também podem ser lidos opticamente (pulsos vermelhos, lado direito). Crédito:Universidade de Tecnologia de Eindhoven
Armazenando dados mil vezes mais rápido
Lalieu, sob a orientação de Reinoud Lavrijsen e Bert Koopmans, foi capaz de alcançar comutação totalmente ótica em ferriímãs sintéticos - um sistema de material altamente adequado para aplicações de dados spintrônicos - usando pulsos de laser de femtossegundos únicos, explorando assim a alta velocidade de gravação de dados e o consumo reduzido de energia.
Então, como a comutação totalmente ótica se compara às tecnologias modernas de armazenamento magnético? Lalieu:"A comutação da direção da magnetização usando a comutação totalmente óptica de pulso único é da ordem de picossegundos, que é cerca de 100 a 1000 vezes mais rápido do que é possível com a tecnologia atual. Além disso, como as informações ópticas são armazenadas em bits magnéticos sem a necessidade de componentes eletrônicos caros, possui um enorme potencial para uso futuro em circuitos integrados fotônicos. "
Gravação de dados 'em tempo real'
Além disso, Lalieu integrou a comutação totalmente ótica com a chamada memória racetrack - um fio magnético através do qual os dados, na forma de bits magnéticos, é transportado com eficiência usando uma corrente elétrica. Neste sistema, bits magnéticos são continuamente escritos usando luz, e imediatamente transportado ao longo do fio pela corrente elétrica, deixando espaço para esvaziar bits magnéticos e, portanto, novos dados a serem armazenados.
Koopmans:"Esta cópia 'on the fly' de informações entre as pistas de luz e magnéticas, sem etapas eletrônicas intermediárias, é como pular de um trem de alta velocidade em movimento para outro. De um 'Thalys fotônico' a um 'ICE magnético', sem paradas intermediárias. Você vai entender o enorme aumento de velocidade e redução do consumo de energia que pode ser alcançado desta forma ”.
Esta pesquisa foi realizada em fios micrométricos. No futuro, dispositivos menores na escala nanométrica devem ser projetados para melhor integração em chips. Além disso, trabalhando para a integração final do dispositivo de memória fotônica, o grupo de Física da Nanoestrutura também está atualmente ocupado com a investigação da leitura dos dados (magnéticos), o que também pode ser feito de forma totalmente óptica.
