Cientistas descobrem mecanismo capaz de armazenar dados num único átomo

Um grupo de cientistas da Universidade de Radboud, na Holanda, descobriu um novo mecanismo para o armazenamento magnético de dados na unidade mais pequena da matéria – um único átomo. 

A nossa vontade para armazenar dados é (quase) insaciável. Há cerca de três ou quatro anos, considerávamos que um terabyte de espaço era ridiculamente grande.

No entanto, o cenário foi mudando de figura e, tendo em conta que produzimos cada vez mais informação, o armazenamento pode revelar-se um problema – a menos que os cientistas arranjem uma solução.

Mas de acordo com um novo estudo, publicado no fim do mês de setembro na Nature, podemos estar mais perto de solucionar este problema.

Como blocos de construção básicos de toda a matéria, os átomos são os menores objetos que podem ser utilizados para armazenar um bit (1 ou 0), diminuindo potencialmente o tamanho dos discos rígidos em cerca de mil vezes – caso descubramos como o fazer.

Já foram feitos alguns progressos sobre o armazenamento de bits em átomos, mas apenas em pequena escala e em condições laboratoriais rigorosamente controladas, ou seja, em condições com temperaturas extremamente baixas. O novo – e empolgante – estudo identifica um novo mecanismo que poderá funcionar à temperatura ambiente.

Nova abordagem

Para a descoberta, explicaram os cientistas ao Live Science, os materiais revelaram-se como um fator importante. A escolha recaiu sobre átomos únicos de cobalto numa camada de fósforo preto semi-condutor. Outro dos aspetos fundamentais, sublinharam, foi o método utilizado para magnetizar os átomos de forma a armazenar bits.

Os cientistas utilizaram uma abordagem diferente da comummente utilizada, que recorre ao spin angular do momentum – a forma como os eletrões giram enquanto orbitam em torno do núcleo.

“Em vez de utilizar este spin angular do momentum, que os cientistas anteriores utilizaram, descobrirmos uma forma de gerar uma diferença na energia entre alguns dos orbitais do átomo de cobalto e agora usamos a orbital angular do momentum para a nossa memória atómica”, disse Brian Kiraly, um dos autores do estudo.

Na Mecânica Quântica, tal como na Física de partículas, o termo spin é associado às possíveis orientações que partículas subatómicas carregadas – como protões, eletrões e alguns núcleos atómicos – podem apresentar quando são mergulhadas num campo magnético.

“O dispositivo tem uma barreira energética muito maior e pode ser viável para tornar o único átomo de memória estável à temperatura ambiente”.

“O que define um íman permanente é o facto de possuir um pólo norte e um pólo sul, que permanecem na mesma orientação. Mas, quando se chega a um único átomo, os pólos começam a girar e não se sabe em que direção estes vão apontar. Simultaneamente, tornam-se extremamente sensíveis ao meio ambiente”, explica um dos investigadores que participou no estudo, Alexander Khandoorians.

Aplicações futuras

Nas pesquisas conduzidas anteriormente sobre o armazenamento num único átomo, os cientistas também recorreram temperaturas extremamente baixas para garantir a estabilidade do átomo, cerca de 40 graus Kelvin ou -233 graus Celsius.

O novo procedimento também exigiu condições de frio extremo para funcionar, no entanto os cientistas previram que no novo mecanismo os átomos não seriam tão sensíveis a elevações de temperatura como nos restantes métodos.

Para já, a descoberta fica ainda no campo das possibilidades e pode levar algum tempo até que os cientistas consigam levar este “princípio de prova” do laboratório até ao próximo computador. No entanto, os indícios são promissores, especialmente os novos materiais e métodos utilizados que podem o grande problema de manter os átomos magnetizados e estáveis durante um período suficiente para os tornar úteis.

Os avanços podem até demorar algum tempo para se efetivarem na tecnologia atual porém, quando acontecer, poderemos guardar todas as fotografias e vídeos que quisermos, sem que o espaço seja um problema – imagine um terabyte num único smartphone.

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