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Los científicos aseguran un gran salto en el almacenamiento a nanoescala

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Anonim

Los investigadores en nanotecnología dicen que han logrado un avance que podría adaptarse al contenido de 250 DVD en una superficie del tamaño de una moneda y también podría tener implicaciones para pantallas y células solares.

Los científicos de la Universidad de California en Berkeley y el La Universidad de Massachusetts Amherst descubrió una forma de hacer que ciertos tipos de moléculas se alineen en arreglos perfectos en áreas relativamente grandes. Los resultados de su trabajo aparecerán el viernes en la revista Science, según un comunicado de prensa de UC Berkeley. Uno de los investigadores dijo que la tecnología podría comercializarse en menos de 10 años, si la industria está motivada.

Las moléculas más densamente empaquetadas podrían significar más datos empaquetados en un espacio dado, pantallas de alta definición y células fotovoltaicas más eficientes, según los científicos Thomas Russell y Ting Xu. Esto podría transformar las industrias de microelectrónica y almacenamiento, dijeron. Russell es director del Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales en Amherst y profesor visitante en Berkeley, y Xu es profesor asistente de Berkeley en Química y Ciencias de los Materiales e Ingeniería.

Russell y Xu descubrieron una nueva forma de crear copolímeros de bloques, o cadenas de polímeros químicamente diferentes que se unen por sí mismas. Las cadenas de polímero se pueden unir en un patrón preciso equidistante entre sí, pero la investigación de los últimos 10 años ha descubierto que los patrones se rompen cuando los científicos intentan hacer que el patrón cubra un área más grande.

Russell y Xu usaron comercialmente, cristales de zafiro hechos por el hombre para guiar las cadenas del polímero en patrones precisos. Calentar los cristales entre 1.300 y 1.500 grados Celsius (2.372 a 2.732 grados Fahrenheit) crea un patrón de crestas dientes de sierra que utilizan para guiar el ensamblaje de los copolímeros de bloque. Con esta técnica, el único límite para el tamaño de una matriz de copolímeros de bloques es el tamaño del zafiro, dijo Xu.

Una vez que el zafiro se calienta y se crea el patrón, la plantilla podría reutilizarse. Tanto los cristales como las cadenas de polímero podrían obtenerse comercialmente, dijo Xu.

"Todos los ingredientes que utilizamos aquí no son nada especial", dijo Xu.

Los científicos dijeron que lograron una densidad de almacenamiento de 10 TB (125 GB) por cuadrado pulgadas, que es 15 veces la densidad de soluciones pasadas, sin defectos. Con esta densidad, los datos almacenados en 250 DVD podrían caber en una superficie del tamaño de un cuarto de los EE. UU., Que tiene 25,26 milímetros de diámetro, dijeron los investigadores. También podría ser posible obtener una imagen de alta definición con 3 nanómetros de píxeles, potencialmente tan grande como un estadio JumboTron, dijo Xu. Otra posibilidad son las células fotovoltaicas más densas que capturan la energía del sol de manera más eficiente.

El enfoque de Russell y Xu difiere de cómo otros investigadores han estado tratando de aumentar la densidad de almacenamiento. La mayoría ha estado usando litografía óptica, que envía luz a través de una máscara sobre una superficie fotosensible. Ese proceso crea un patrón para guiar a los copolímeros al ensamblaje.

La nueva tecnología podría crear características de chip de solo 3nm, superando ampliamente las técnicas actuales de fabricación de microprocesadores, que en el mejor de los casos crean características de aproximadamente 45nm. La fotolitografía se está tropezando con barreras básicas para lograr una mayor densidad, y el nuevo enfoque utiliza menos sustancias químicas nocivas para el medioambiente, dijo Xu. Pero en realidad aplicar la técnica a las CPU plantearía algunos desafíos, como la necesidad de crear patrones aleatorios en una CPU, dijo Xu.

Entre otras cosas, un salto adelante en la densidad de almacenamiento podría alterar la cantidad de contenido que una persona podría llevar consigo o la calidad de los medios entregados en discos, dijo Nathan Brookwood, analista principal de Insight64. Por ejemplo, podría permitir que las películas se conviertan en hologramas, dijo.

"Justo cuando pensamos que somos tan sofisticados técnicamente en lo que podemos hacer, llega alguien con una noción como esta, que tiene el potencial de cambiar fundamentalmente la economía en tantas áreas diferentes", dijo Brookwood.

Ultra alta Las pantallas de definición tienen menos potencial práctico, según el analista de IDC Tom Mainelli. Los estándares de imagen y video de la actualidad, incluidos los utilizados en HDTV, no pudieron aprovechar una pantalla con píxeles de 3nm, dijo. Y cuando se trata de monitores, el precio es el rey.

"Se podía ver cómo habría un valor para ese nivel de precisión (en un área como la imagenología médica) … pero ¿estamos hablando de una pantalla de [$ 10,000]? " Mainelli dijo.

Brookwood de Insight64 dijo que la tecnología, para la cual Berkeley y Amherst han solicitado una patente, recuerda los avances fundamentales que crearon la industria de TI, dijo.

"Es este tipo de investigación de materiales básicos que tiene creó las oportunidades que han hecho que Silicon Valley y la manufactura estadounidense sean excelentes ", dijo Brookwood. "En los últimos años (en los EE. UU.), Ha habido cada vez menos personas trabajando en este nivel de cosas básicas", dijo.