Há um ditado que diz que a quantidade de dados sempre cresce até preencher todo o espaço disponível. Talvez vinte anos atrás, era comum armazenar softwares, músicas em MP3, filmes e outros arquivos em um computador que poderiam ter se acumulado ao longo dos anos. Naqueles dias, quando os discos rígidos podiam armazenar dezenas de gigabytes de memória, quase inevitavelmente acabavam transbordando.
Agora que a internet banda larga rápida está disponível e nem pensamos em baixar um DVD de 4,7 GB, o armazenamento de dados é ainda mais rápido. Estima-se que a quantidade total de dados armazenados em computadores em todo o mundo cresça de 4,4 trilhões de gigabytes em 2013 para 44 trilhões em 2020. Isso significa que, em média, geramos cerca de 15 milhões de gigabytes por dia. Embora os discos rígidos agora sejam medidos em milhares de gigabytes em vez de dezenas, ainda temos um problema de armazenamento.
Muita pesquisa e desenvolvimento são dedicados a encontrar novas maneiras de armazenar dados que permitiriam uma maior densidade e, assim, armazenar mais informações com maior eficiência energética. Às vezes, isso se deve à atualização de métodos familiares e bem conhecidos. Por exemplo, a IBM anunciou recentemente uma nova tecnologia. Sua fita magnética é capaz de armazenar 25 gigabytes de informação por polegada quadrada (cerca de 6,5 centímetros quadrados) - um novo recorde mundial para uma tecnologia de 60 anos. Embora os discos rígidos de estado sólido atuais tenham uma densidade mais alta, cerca de 200 gigabytes por polegada quadrada, as fitas magnéticas ainda são comumente usadas para backup de dados.
No entanto, a pesquisa moderna na área de armazenamento de dados já está lidando com átomos e moléculas individuais, que é objetivamente o último limite da miniaturização tecnológica.
Os ímãs monoatômicos e monomoleculares não precisam se comunicar com os vizinhos para manter sua memória magnética. A questão é que aqui o efeito memória surge das leis da mecânica quântica. Como os átomos ou moléculas são muito menores do que os domínios magnéticos usados atualmente e podem ser usados individualmente em vez de em grupos, eles podem ser "empacotados" com mais força, o que pode levar a um salto gigante na densidade de dados.
Esse tipo de trabalho com átomos e moléculas não é mais ficção científica. Os efeitos da memória magnética em ímãs de uma única molécula foram descobertos pela primeira vez em 1993, e efeitos semelhantes para ímãs de um único átomo foram demonstrados em 2016.
O principal problema que essas tecnologias enfrentam, desde o laboratório até a produção em massa, é que ainda não funcionam em temperaturas ambientes normais. Tanto os átomos individuais quanto os ímãs de um único molecular requerem resfriamento com hélio líquido (até uma temperatura de - 269 ° C), e este é um recurso caro e limitado. No entanto, recentemente um grupo de pesquisa da Escola de Química da Universidade de Manchester atingiu histerese magnética, ou o aparecimento de um efeito de memória magnética, em um ímã de uma única molécula a -213 ° C usando uma nova molécula derivada de elementos de terras raras, conforme relatado em sua carta para a revista Nature. Assim, tendo dado um salto de 56 graus, estavam a apenas 17 graus da temperatura do nitrogênio líquido.
No entanto, também existem outros problemas. Para realmente armazenar bits individuais de dados, as moléculas devem ser fixadas em superfícies. Isso já foi alcançado com ímãs de uma única molécula no passado, mas não para a última geração de ímãs de alta temperatura. Ao mesmo tempo, esse efeito já foi demonstrado em átomos isolados fixados na superfície.
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O teste final é a demonstração da leitura não destrutiva de informações de átomos e moléculas individuais. Essa meta foi alcançada pela primeira vez em 2017 por uma equipe de pesquisadores da IBM, que demonstrou o menor dispositivo de armazenamento magnético construído com um ímã monoatômico.
No entanto, independentemente de os dispositivos de memória monoatômica e unimolecular serem realmente aplicados na prática e se tornarem generalizados, as conquistas da ciência fundamental nesta direção não podem deixar de ser reconhecidas como simplesmente fenomenais. Métodos de química sintética desenvolvidos por grupos de pesquisa que trabalham com ímãs de um único molecular permitem hoje criar moléculas com propriedades magnéticas individuais, que terão aplicação em computação quântica e até mesmo em imagens de ressonância magnética.
Igor Abramov
