Com a crescente dependência da nossa civilização em dados digitais, surge a preocupação sobre como garantir o arquivamento seguro dessas informações por longos períodos. Esse desafio vai muito além das capacidades dos dispositivos tradicionais de armazenamento, como discos rígidos, discos ópticos e fitas magnéticas.
Uma equipe internacional de pesquisa está propondo uma abordagem inovadora para o armazenamento de dados de longo prazo, baseada em defeitos em escala atômica em materiais sólidos. Esses “defeitos”, que servem como os bits de informação, são criados e ativados por um feixe de íons, oferecendo alta resolução espacial, velocidade de gravação rápida e baixo consumo de energia.
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Atualmente, as memórias magnéticas são predominantes quando se trata de soluções de armazenamento de dados de alta capacidade. No entanto, as leis da física impõem limites às densidades de armazenamento alcançáveis nessas tecnologias, resultando em um aumento desproporcional no consumo de energia ao tentar ultrapassar esses limites.
Da mesma forma, os discos ópticos esbarram nas limitações da física, onde o tamanho mínimo do bit de gravação é restringido pelo limite de difração. Isso estabelece um limite máximo para a capacidade de armazenamento.
Diante desses desafios, uma nova abordagem se faz necessária.
O professor Georgy Astakhov, do Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf (HZDR), na Alemanha, destaca: “O tempo limitado de armazenamento dos meios de armazenamento atuais exige a migração de dados dentro de alguns anos para evitar qualquer perda de dados. Além de ficarmos presos em procedimentos perpétuos de migração de dados, isso aumenta substancialmente o consumo de energia.”
A solução proposta pela equipe é uma gravação óptica multidimensional, migrando para bits em escala atômica no interior de materiais sólidos, evitando os problemas associados aos componentes ultraminiaturizados, bits magnéticos e tecnologias mecânicas.
Inicialmente, o foco está no carbeto de silício, um semicondutor conhecido por apresentar defeitos em escala atômica, que podem ser utilizados como bits de informação. Esses defeitos podem ser criados e ajustados por um feixe focalizado de prótons ou íons de hélio, proporcionando alta resolução espacial, rápida velocidade de gravação e baixo consumo de energia.
Para superar o limite de difração da densidade de armazenamento inerente à mídia óptica, a equipe utiliza esquemas de codificação 4D. Esses esquemas controlam a posição lateral, profundidade e número de defeitos, além de uma quarta dimensão adicional de intensidade. Os dados armazenados são lidos opticamente por meio de fotoluminescência provocada por excitação óptica, e a densidade de armazenamento por área pode ser significativamente melhorada utilizando excitação por feixe de elétrons focalizada, resultando em catodoluminescência observável.
Para mitigar os riscos associados ao armazenamento de dados cruciais, o carbeto de silício foi escolhido devido à sua desativação dependente da temperatura, sugerindo um tempo de retenção mínimo ao longo de várias gerações em condições ambientais.
Além disso, empilhando múltiplas camadas de carbeto de silício e utilizando técnicas avançadas de codificação e armazenamento de dados multicamadas, é possível alcançar densidades de armazenamento por área comparáveis às dos discos Blu-ray. A mudança para excitação por feixe de elétrons para a leitura dos dados possibilita atingir densidades de armazenamento equivalentes às apresentadas por protótipos avançados de fita magnética, embora estes últimos tenham uma vida útil limitada a cerca de um século.
Fonte: Inovação Tecnológica
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