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Une nouvelle façon de lire les disques durs
La densité des données sur les disques durs a à peu près doublé chaque année au cours des 30 dernières années, et pour suivre le rythme, les chercheurs ont fabriqué des capteurs de plus en plus petits pour lire les minuscules bits stockés sur un disque. Les disques durs d'aujourd'hui contiennent une quantité ahurissante de données, plus de 200 gigabits par pouce carré. Mais alors que l'industrie se prépare à des densités allant jusqu'à un térabit par pouce carré, les capteurs atteignent leurs limites physiques.
Données d'emballage : Les disques durs contiendront bientôt jusqu'à un térabit de données par pouce carré, soit cinq fois ce que les disques contiennent actuellement. Les appareils de lecture actuels ne seront pas en mesure de lire les minuscules bits, c'est pourquoi des chercheurs du National Physical Laboratory du Royaume-Uni ont proposé une conception pour un nouveau type de capteur de tête de lecture qui pourrait fonctionner.
Les chercheurs du Laboratoire national de physique , à Teddington, au Royaume-Uni, proposent désormais une nouvelle conception de capteur pour lire les bits sur un disque dur. Le dessin, publié dans le Journal de physique appliquée , est basé sur un effet magnétique différent de celui des têtes de lecture actuelles. Cela pourrait conduire à des têtes de lecture beaucoup plus fines et plus petites qui conviennent à des densités de données aussi élevées qu'un térabit par pouce carré, explique le chercheur principal Marian Vopsaroiu.
Le nouveau capteur utiliserait également un peu moins d'énergie que les têtes de lecture actuelles, une fonctionnalité particulièrement utile pour les ordinateurs portables et les lecteurs MP3. Et cela pourrait améliorer la vitesse du lecteur. Vous pourriez relire les données dix fois plus rapidement, dit Vopsaroiu. Au lieu d'un GHz, vous pouvez lire à cinq à dix GHz.
Les ordinateurs portables et les ordinateurs utilisent actuellement l'effet de magnétorésistance pour lire les données du disque dur. Les disques durs stockent les bits magnétiquement ; selon la direction du champ magnétique d'un bit, il peut représenter un bit 1 ou 0. Lorsque la tête de lecture survole le disque, les champs magnétiques des bits provoquent un changement de résistance correspondant dans le capteur de la tête de lecture. La résistance ne peut pas être mesurée directement, elle est donc d'abord convertie en tension à l'aide d'un courant continu. (La tension est égale au courant multiplié par la résistance.) Pour que l'ensemble fonctionne, un courant doit circuler en continu dans le capteur.
Le nouveau capteur n'aura pas besoin de ce courant constant car il utilise l'effet magnéto-électrique. Les matériaux qui présentent cet effet ont des champs électriques et magnétiques couplés : leur champ électrique change en réponse à un champ magnétique externe, et vice versa. Ainsi, dans le nouveau capteur, le champ magnétique d'un bit de données générera directement une tension au lieu d'une résistance. Chaque fois que vous volez au-dessus d'un bit enregistré, [il] induirait une tension d'impulsion qui est positive ou négative selon l'orientation d'un bit, dit Vopsaroiu.
Le capteur est un empilement de sept couches constituées de matériaux aux propriétés magnétiques et électriques différentes. Ensemble, ils interagissent et présentent l'effet magnéto-électrique.
Les capteurs de tête de lecture actuels, en revanche, contiennent 15 couches, ils doivent donc être plus épais. Il est presque impossible de créer une pile de 15 à 20 couches dans un espace de 10 à 15 nanomètres, explique Vopsaroiu. Sa conception, calcule-t-il, pourrait conduire à des capteurs plus minces que 10 nanomètres, avec une densité de données d'un térabit par pouce carré.
Il prévient que ces chiffres sont théoriques à ce stade. Que la conception fonctionne ou non dépend des matériaux utilisés dans la pile de capteurs. Les matériaux qui ont les bonnes propriétés magnétiques et électriques sont des alliages complexes, tels que le titanate de plomb et de zirconium, le cobalt fer vanadium et le platine manganèse. Jusqu'à présent, seules des couches micrométriques d'épaisseur de ces matériaux se sont avérées posséder les propriétés magnétiques et électriques nécessaires.
Pour réaliser une tête de lecture pratique, les couches de la pile de capteurs devront avoir une épaisseur de deux à trois nanomètres. Il n'est pas clair si les matériaux conserveront leurs propriétés à ces dimensions. Quand vous allez à de si petites épaisseurs… le comportement peut changer énormément, dit le physicien du MIT Jagadeesh Moodera , l'un des découvreurs de l'effet tunnel de magnétorésistance utilisé dans les têtes de lecture actuelles.
De plus, assembler les alliages complexes dans un capteur de quelques nanomètres d'épaisseur pourrait être un défi. Les matériaux ont tous des propriétés différentes, et ils ne s'accordent pas nécessairement les uns avec les autres, dit Moodera. Par exemple, un matériau peut être sensible à l'oxygène, tandis qu'un autre nécessite de l'oxygène. Néanmoins, l'idée est solide, dit-il, et il est logique de la poursuivre [expérimentalement].
Vopsaroiu convient que sa conception devra relever de nombreux défis. Mais les capteurs de tête de lecture utilisés aujourd'hui sont tout aussi compliqués, et les fabricants ont développé des moyens de les produire facilement. En outre, dit-il, pour atteindre le jalon d'une densité de disque d'un térabit par pouce carré, l'industrie devra expérimenter de nouvelles technologies de lecture.