Ainda outra possibilidade de armazenamento para o nosso futuro poderia ser desbloqueada por aquilo que alguns chamariam de melhor amigo: os diamantes.
Cientistas da City University of New York (CUNY) conseguiu gravar dados para armazenamento (e, mais tarde, recuperação) aproveitando os pequenos defeitos de nitrogênio na estrutura atômica dos diamantes como “centros de cor”. A técnica, publicada em Nanotecnologia da Naturezapermite que vários bytes de dados sejam gravados no mesmo defeito de nitrogênio, codificando-o em múltiplas frequências de luz (ou seja, cores) – e isso pode ser feito sem confundir o conteúdo informativo.
Técnicas comuns baseadas em laser para gravar/inverter bits informativos geralmente esbarram no que é conhecido como limite de difração, ou a área mínima na qual um feixe de laser pode ser focado. Esta é parte da razão pela qual Tecnologia Blu Ray de fato, usa tecnologia de laser azul: a luz azul tem um comprimento de onda mais curto do que a vermelha, portanto, mais bits de informação podem ser escritos no mesmo espaço. Como os fios azuis são mais finos, você pode imprimir quatro deles no mesmo espaço que precisaria para dois fios vermelhos – aumentando automaticamente a densidade de armazenamento por área.
O que os cientistas estão apresentando vai além disso, no entanto. Eles demonstraram como você pode imprimir em múltiplas cores (dentro do limite de difração apropriado de cada cor) no mesmo defeito de nitrogênio, o que significa que você pode ter tantos bits construídos a partir de um átomo quantas as cores com as quais você pode programá-lo individualmente.
“Isso significa que podemos armazenar muitas imagens diferentes no mesmo lugar do diamante usando um laser de cor ligeiramente diferente para armazenar informações diferentes em átomos diferentes nos mesmos pontos microscópicos”, disse Tom Delord, pesquisador associado de pós-doutorado no CCNY e coautor do estudo. “Se este método puder ser aplicado a outros materiais ou à temperatura ambiente, poderá chegar a aplicações de computação que requerem armazenamento de alta capacidade.”
Talvez a melhor maneira de imaginar isso seja visualizar um copo cheio de água, onde cada passagem colorida do laser deixa cair uma pequena tinta vermelha, azul ou verde em direção ao espaço disponível (nossos defeitos de nitrogênio e a água dentro do nosso copo). O fato de as cores serem diferentes significa que elas têm densidades diferentes e que o conteúdo da gota verde (um bit definido como 0, digamos) pode ser separado do conteúdo da gota vermelha (um pouco definido como 1). Cada outra cor aumenta a quantidade de informação codificada neste sistema – desde que você possa separar as diferentes frequências/densidades quando quiser ler/extrair o conteúdo. O que é impressionante é que todas essas camadas de informação podem ocupar o mesmo espaço físico — aumentando a densidade de armazenamento — sem interferir umas nas outras.
“O que fizemos foi controlar a carga elétrica desses centros de cores com muita precisão usando um laser de banda estreita e condições criogênicas”, acrescentou Delord. “Essa nova abordagem nos permitiu essencialmente escrever e ler pequenos pedaços de dados em um nível muito mais preciso do que era possível anteriormente, até um único átomo.”
Os investigadores demonstraram como a sua tecnologia poderia imprimir 12 imagens diferentes (em 12 frequências distintas) no mesmo defeito de azoto, alcançando uma densidade de dados de 25 GB por polegada quadrada. São aproximadamente os mesmos 25 GB de informações que um disco Blu-Ray inteiro pode conter em uma única camada de 12 centímetros (43⁄4 polegadas) de diâmetro.
Além disso, a tecnologia não é destrutiva: a informação não é gravada, ela é codificada em átomos carregados com precisão – dentro de defeitos de nitrogênio definidos com precisão dentro desses átomos. É como acender pequenas bolhas dentro de um diamante. As informações podem então ser extraídas dessas bolhas de iluminação, lidas, extraídas e recodificadas repetidamente. Diamantes são para sempre, ao que parece (mas talvez não em todos os aspectos importantes).
“Ao ajustar o feixe para comprimentos de onda ligeiramente deslocados, ele pode ser mantido no mesmo local físico, mas interagir com diferentes centros de cores para alterar seletivamente suas cargas – isto é, gravar dados com resolução de sub-difração”, disse Monge, um pós-doutorado e PhD pela CCNY envolvido no estudo.
Teoricamente, o uso de tecnologia de armazenamento de diamantes como o implícito nesta pesquisa poderia nos levar a um caminho onde um diamante é realmente o melhor amigo: um tesouro pessoal transmitido através de gerações, com mensagens secretas (ou riquezas secretas) codificadas em pequenos feixes de luz. Um meio de armazenamento portátil para informações que podem ser oferecidas e/ou negociadas em casamento.
Ainda estamos muito longe dessa tecnologia, mas a equipe está confiante de que pode acabar com o resfriamento criogênico (por enquanto) necessário na operação desses centros de cores. Eles estão confiantes de que sua tecnologia poderá um dia funcionar à temperatura ambiente e que um dia poderá levar ao aumento da capacidade de armazenamento com menor custo de energia.