Er is waarschijnlijk niet zo iemand die niet klaagt over de hoeveelheid of snelheid van schijfgeheugen op zijn computer, laptop, tablet of zelfs smartphone. Het is vrijwel zeker dat ieder van ons het punt zal bereiken waarop we een nieuwe en grotere harde schijf of geheugenkaart moeten kopen. Bovendien is er al enkele jaren een duidelijke vertraging en groeit de capaciteit van zowel de schijven als het NAND-geheugen niet zo snel. Dat merkten ook MIT-onderzoekers, maar die hebben misschien een oplossing gevonden.
De beschikbare opslagruimte in onze apparaten is vergelijkbaar met die van batterijen. Van tijd tot tijd horen we over een andere revolutionaire technologie die door wetenschappers is ontwikkeld en die vanwege zijn ontoereikende capaciteit een medicijn zou moeten zijn. De jaren verstreken echter en er is niets beters dan een lithium-ionbatterij op de markt gebracht. Hetzelfde gebeurt met schijven, zowel HDD- als SSD-technologie is al een tijdje praktisch gestopt. Momenteel is de grootste harde schijf die op de markt verkrijgbaar is het WD Gold-model met een capaciteit van 12TB, het HGST-medium met 14TB zal binnenkort ook zijn debuut maken, maar dit is een kunstmatige toename die wordt bereikt door het aantal platters te vergroten. Ik heb het al geschreven.
In het geval van SSD’s is het vergelijkbaar, schijven met TLC-geheugens zijn vrij ruim en betrouwbaar genoeg, maar niet altijd zo snel als verwacht. Ook hier zijn er problemen om de technologische dimensie te verminderen en de “Wet van Moore” te handhaven, die de laatste tijd niet goed in de pers is geweest. Helaas kunnen transistoren niet onbeperkt worden verkleind. Er kan echter ook andere technologie worden gebruikt die is gebaseerd op veel kleinere moleculen die op atomair niveau aanwezig zijn.
skyrmony te hulp
Het opschrijven van gegevens over atomaire structuren klinkt waarschijnlijk een beetje als sciencefiction, maar als je de recente prestaties van het team van professor Geoffrey Beach gelooft, is het mogelijk. De magnetische harde schijven van tegenwoordig werken door de pool van een magnetisch deeltje op het oppervlak van de plaat te veranderen. De methode van Professor Beach is gebaseerd op een kleine verandering in de magnetische oriëntatie die op het oppervlak van de schijf verschijnt, de zogenaamde skyrmionen. Deze vervormingen kunnen worden gecontroleerd met behulp van een elektrisch veld, dus we zijn niet ver verwijderd van de mogelijkheid om gegevens vast te leggen.
bron: soton.ac.uk
Skyrmionen hebben de vorm van vortexvervormingen op het oppervlak van een dun metaalachtig materiaal, ze vormen zich op de grens tussen atomen met tegenovergestelde polen. Deze vervormingen kunnen naar eigen behoefte worden gevormd door nog een laag niet-magnetisch zwaar metaal op het magnetische materiaal aan te brengen. Door middel van een elektrisch veld dat wordt aangelegd op een niet-magnetische laag, kunnen de skyrmionen in een magnetisch materiaal worden bestuurd door hun draairichting te veranderen. Door nu specifieke defecten in het materiaal hieraan toe te voegen, kunnen dergelijke skyrmionen op een specifieke plaats op het oppervlak van de plaat worden geplaatst. Het hele proces, eenmaal aangepast, kan zo snel zijn als schrijven naar RAM. Bovendien is het een permanente opnamemethode en op een veel kleiner oppervlak.
Typen is makkelijk, maar hoe lees je deze gegevens?
Paradoxaal genoeg is het grootste probleem met deze technologie de manier waarop de geregistreerde gegevens worden uitgelezen. Op dit moment is de enige manier om de inhoud van zo’n schijf te lezen het gebruik van een gecompliceerde röntgenspectrograaf. Met behulp van röntgenstralen kunt u een soort skyrmion-kaart op het oppervlak maken en na verwerking de gegevens die erop zijn opgeslagen uitlezen. Het enige probleem is dat de kosten van zo’n apparaat momenteel rond de $ 50.000 liggen, om nog maar te zwijgen van de kwestie van miniaturisatie.
Gelukkig werken wetenschappers van het MIT, in samenwerking met collega’s van het Max Born Institute in Berlijn, aan een effectievere en gemakkelijker te implementeren leesmethode. Het bestaat uit het aanbrengen van een extra laag metallisch materiaal en het onderzoeken van de verschillen in elektrische weerstand veroorzaakt door de skyrmionen. Op dit moment is dit echter slechts een hypothese en vereist meer werk. Hopelijk hoeven we niet nog eens 20 jaar te wachten om de resultaten te zien…
