Terabytes de datos en un cristal de 1 milímetro

Una revolucionaria tecnología podría concentrar todavía más la información digital. Esta nueva tecnología, de inspiración cuántica, podría marcar un antes y un después en la microelectrónica y en la computación.

Desde los primeros telares controlados automáticamente mediante tarjetas perforadas, hasta los modernos teléfonos móviles, si un sistema consta de un conjunto de módulos, cada uno de las cuales puede adquirir el estado de “encendido” o el de “apagado”, ese sistema puede utilizarse para almacenar información. En un ordenador, los ceros y unos de su código binario son transistores que funcionan a bajo o alto voltaje. En un disco óptico tradicional, el uno es un punto en el que un minúsculo “bache” deja paso a un “terreno llano” o viceversa, mientras que un cero es cuando no hay ningún cambio.

Históricamente, el tamaño del objeto que sustenta los ceros y los unos ha impuesto un límite al tamaño del dispositivo de almacenamiento. Pero ahora, un equipo integrado, entre otros, por Leonardo França y Tian Zhong, ambos de la Universidad de Chicago en Estados Unidos, ha ideado un modo de fabricar celdas para unos y ceros a partir de defectos en estructuras de cristal, para aplicaciones clásicas de memoria informática. Cada una de esas celdas tiene el tamaño de un átomo individual.

En este ingenioso diseño, cada célula de memoria es la ausencia de un único átomo, o sea un único “defecto”. Esto permite depositar terabytes en un pequeño cubo de material de solo un milímetro de tamaño.

Para crear la nueva técnica de almacenamiento de datos, el equipo añadió a un cristal iones de elementos químicos del grupo de los lantánidos.

En concreto, utilizaron praseodimio, junto con cristal de óxido de itrio, pero el proceso ideado podría emplearse con otros materiales, aprovechando las excelentes propiedades ópticas de varios lantánidos.

Un cristal empleado en la investigación hecha por el equipo de Leonardo França. (Foto: U. Chicago Pritzker School of Molecular Engineering / Zhong Lab)

El nuevo dispositivo de almacenamiento se activa mediante un simple láser ultravioleta. El láser estimula los lantánidos, que a su vez liberan electrones. Los electrones quedan atrapados por algunos de los huecos individuales de la estructura donde debería haber un átomo de oxígeno, pero no lo hay.

França y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo sistema de almacenamiento de datos en la revista académica Nanophotonics, bajo el título “All-optical control of charge-trapping defects in rare-earth doped oxides”. (Fuente: NCYT de Amazings)