La ley de Moore, la conocida duplicación de la potencia computacional de los chips de computadora cada 18 meses aproximadamente, ha estado marcada por un aumento igualmente constante en la capacidad de almacenamiento de las unidades de disco. En 1980, un disco duro podría almacenar alrededor de medio megabyte de datos en una pulgada cuadrada de espacio en disco; ahora, los fabricantes se están acercando a un millón de megabytes de datos por pulgada cuadrada.

Una tecnología experimental llamada memoria molecular, que almacenaría datos en moléculas individuales, promete otro 1, Aumento de miles de veces en la densidad de almacenamiento. Pero los esquemas anteriores de memoria molecular se han basado en sistemas físicos enfriados hasta casi el cero absoluto. En la edición en línea del 23 de enero de Naturaleza , un equipo internacional de investigadores dirigido por Jagadeesh Moodera, un científico investigador senior en el Departamento de Física del MIT y en el Laboratorio Francis Bitter Magnet del MIT, describe un nuevo esquema de memoria molecular que funciona alrededor del punto de congelación del agua, que en el lenguaje de la física cuenta como "temperatura ambiente".

Es más, donde los esquemas anteriores requerían intercalar las moléculas de almacenamiento entre dos electrodos ferromagnéticos, el nuevo esquema requeriría solo un electrodo ferromagnético. Eso podría simplificar enormemente la fabricación, al igual que la forma de las moléculas de almacenamiento en sí mismas:debido a que consisten en láminas planas de átomos de carbono unidas a átomos de zinc, se pueden depositar en capas muy finas con arreglos muy precisos.

Las moléculas de almacenamiento fueron desarrolladas por químicos del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica en Kolkata. que son coautores del artículo de Nature. Los químicos indios creían que las moléculas podrían ser útiles para el tipo de dispositivos experimentales estudiados por el grupo de Moodera, que usan "girar, "una propiedad de pequeñas partículas de materia, para representar datos.

Medio bocadillo

Bajo la supervisión de Moodera, Karthik Raman, luego estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT y ahora científico en el Laboratorio de Investigación de IBM en India, y Alexander Kamerbeek, un estudiante visitante de la Universidad de Groningen, depositó una película delgada del material en un electrodo ferromagnético y agregó un segundo electrodo ferromagnético en la parte superior, la estructura estándar para las memorias magnéticas. La idea es que un cambio relativo en la orientación magnética de los electrodos provoca un salto repentino en la conductividad del dispositivo. Los dos estados de conductividad representan los 1 y 0 de la lógica binaria.

Para su sorpresa, sin embargo, los investigadores del MIT midieron no uno, sino dos saltos de conductividad. Eso implicaba que los electrodos cambiaban la conductividad del dispositivo de forma independiente. "Según el conocimiento común, esto no debería suceder, "Dice Moodera.

Para confirmar su intuición, los investigadores volvieron a realizar el experimento, pero en lugar de utilizar dos electrodos ferromagnéticos, utilizaron un electrodo ferromagnético y un electrodo de metal ordinario, cuyo único propósito era leer la corriente que pasa por la molécula. En efecto, encontraron que el salto en la conductividad todavía ocurría.

Como explica Moodera, la capacidad de alterar la conductividad de las moléculas con un solo electrodo podría simplificar drásticamente la fabricación de memoria molecular. El electrodo inferior de una celda de memoria se puede depositar en una capa perfectamente plana y las moléculas de almacenamiento en capas encima. Pero si la siguiente capa a depositar es el electrodo superior, sus moléculas tenderán a mezclarse con las moléculas de almacenamiento. Si el electrodo es magnético, que la mezcla puede comprometer el rendimiento de la célula; si es metálico, no lo hará.

En un diseño alternativo, el electrodo superior es una punta diminuta, como la punta de un microscopio de fuerza atómica, colocado a menos de un nanómetro por encima de las moléculas de almacenamiento. Pero otra vez, un electrodo magnético plantea problemas, en este caso, limitando la densidad de las celdas de almacenamiento. Si están demasiado juntos una punta magnética podría cambiar la orientación magnética de las celdas adyacentes a la que está destinada a abordar. Eso no es un problema con las puntas no magnéticas.

Almacenamiento apilable

La forma de las propias moléculas también podría simplificar la fabricación de memoria molecular. Típicamente, Las memorias moleculares experimentales consisten en cinco o seis capas de moléculas intercaladas entre electrodos. Si esas moléculas están correctamente alineadas, presentan grandes cambios de conductividad, pero si no lo son ellos no lo hacen. Asegurar su alineación adecuada es otro proceso que requiere mucha mano de obra.

Las moléculas desarrolladas por los investigadores indios, sin embargo, constan de átomos de zinc unidos a láminas planas de carbono, que naturalmente tienden a alinearse entre sí. Los investigadores del MIT también demostraron que dos capas de moléculas eran suficientes para producir una célula de memoria. "Si pones un montón de moléculas entre los electrodos, es más difícil de controlar "Dice Moodera.

"El efecto de conmutación cerca de la temperatura ambiente se debe a la fuerte interacción de la molécula con la superficie magnética, ", Añade Raman." Eso hace que la molécula sea magnética y la estabiliza ".

Jing Shi, profesor de física en la Universidad de California en Riverside, señala que la magnetorresistencia gigante, el fenómeno físico descubierto en 1988 que es la base de la mayoría de los dispositivos de almacenamiento de datos modernos, ganó a sus descubridores el Premio Nobel de Física 2007. Moodera, Raman, y sus colegas "encontraron un nuevo tipo de magnetorresistencia, "Shi dice." Esto es muy novedoso, porque no necesitas estructuras de materiales muy complicadas ". Como consecuencia, él dice, "The fabrication process could be simpler and very flexible. You only have to prepare this interfacial layer with the desired properties; then you can, in principle, recognize magnetoresistance."

"Obviamente, it has some way to go, " Shi adds, "but this is a proof of concept."

Moodera agrees. "This is only the tip of the tip of the iceberg, " he says. At present, the researchers' experimental setup exhibits only a 20 percent change in conductivity, which is probably not enough for a commercial device. Together with researchers at the Peter Grünberg Institute in Jülich, Alemania, who are also co-authors on the Nature paper, Moodera, Raman, and Kamerbeek have developed a theoretical explanation for the unexpected phenomenon of single-electrode switching. But if they can fill in the gaps in their understanding, Moodera says, they can design new organic molecules that should exhibit higher swings in conductivity. "It's possible to control the shape of organic molecules, " Moodera says. "Every year, chemists come up with hundreds of thousands of them."

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.