Cientistas chineses desenvolveram um disco rígido molecular orgânico para arquivamento com moléculas de armazenamento criptografadas de vários bits, escritas e lidas usando um microscópio de força atômica.
A noção é apresentada em um artigo da Nature, Lógica de HDD molecular para armazenamento massivo de dados criptografados , publicado em fevereiro, e diz que “a eletrônica molecular se distingue com extremo potencial para armazenamento de informações de ultra-alta densidade e aplicações lógicas”.
A unidade básica do HDD consiste em ~200 moléculas complexas organometálicas (OCM) implantadas em uma configuração de monocamada de automontagem (SAM). Elas são lidas e gravadas com uma ponta de microscópio de força atômica condutiva (C-AFM), que tem um raio frontal de 25 nm. As informações digitais são gravadas alterando os estados físico-químicos das moléculas, armazenadas como o estado redox (redução-oxidação) e de acumulação de íons das moléculas, e lidas pela detecção de pequenas correntes de bits no material.
Uma ponta C-AFM é usada em escaneamento de alta resolução para tocar e medir a altura da superfície do material na nanoescala e também sua condutância elétrica. A ponta fica na extremidade de um cantilever e se move para cima e para baixo conforme a superfície é passada abaixo dela. Um espelho no topo do cantilever se move, alterando a posição refletida de um feixe de laser direcionado a ele, indicando as deflexões da ponta. A luz laser refletida é medida por um fotodiodo.
Uma voltagem é aplicada entre a ponta e o material amostrado, e correntes elétricas locais na escala de picoampères a microampères são medidas.
As moléculas portadoras de dados são feitas de “cátion metálico de transição redox-ativo (Ru x+ ), ligantes orgânicos de carbazolil terpiridina (CTP) e terpiridil fosfonato (TPP), bem como ânions halogênios deriváveis (Cl − )”, conhecidos como Ru X LPH.
Ligantes são íons ou moléculas neutras que se ligam a um átomo ou íon metálico central. Um íon é um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou um ou mais elétrons e, portanto, tem uma carga elétrica líquida. Um cátion é um íon carregado positivamente e um ânion é um íon carregado negativamente. Isso significa que um cátion de metal de transição redox-ativo é um íon carregado positivamente de um metal de transição, rutênio (RU) neste caso, que pode ganhar ou perder elétrons em uma reação redox. A expressão “Ru x+ “ denota uma carga positiva (+) com o X indicando o estado de oxidação de +2 a +8.
Esta molécula pode ter até 96 estados de condutância, aproximadamente equivalentes aos estados de voltagem na célula NAND multinível. A célula NAND de nível hexa tem 6 bits e 64 estados, e a célula flash de nível hepta tem 7 bits e 128 estados. Os 96 estados de condutância “permitem pelo menos 6 bits de armazenamento para aplicações de arquivamento de dados de alta densidade”. Isso significa, dizem os pesquisadores, “o volume de disco necessário para armazenar a mesma quantidade de informação com o HDD molecular baseado em monocamada Ru X LPH pode ser efetivamente reduzido para 16,7 por cento (1/6), em comparação com os discos rígidos magnéticos binários tradicionais”. Isso é por prato.
Ainda mais estados de condutância poderiam ser alcançados, aumentando ainda mais o nível de bits. O dispositivo que os pesquisadores imaginam tem “consumo de energia ultrabaixo de alcance pW/bit”.
Os diagramas no artigo ilustram o conceito dos pesquisadores:
O artigo discute a aplicação de criptografia aos dados armazenados para maior segurança. Eles também preveem um disquete reinventado. “No futuro, combinando o design molecular deliberado com a estratégia de síntese, a montagem particionada de moléculas personalizadas e o uso de substratos flexíveis, o HDD molecular pode até mesmo evoluir para disquetes para dispositivos digitais portáteis de alta densidade e alta segurança.”
Comentário
Os pesquisadores mantêm a perspectiva de um sistema de armazenamento baseado em disco que corresponda ou exceda a densidade de arquivo de fita. No entanto, a vida útil de uma ponta de microscópio de força atômica é atualmente medida em 50-200 horas no modo de toque intermitente (tapping) versus 5-50 horas no modo de toque contínuo.
A menos que uma ponta C-AFM duradoura possa ser criada, isso parece ser uma falha fatal em seu conceito de disco rígido molecular.
Um segundo ponto é que o dispositivo tem “consumo de energia ultrabaixo na faixa de pW/bit”, mas isso é para leitura e gravação, não para girar o disco, o que consumiria mais energia.
Fonte: blocksandfiles
