Sistemas de grabación magnética

Sistemas de grabación magnética
Más memoria
en menos
espacio
¿Hay un límite
a la
miniaturización de
los ordenadores?
Página Página Algo de Historia…
El magnetismo es un fenómeno conocido desde la antigüedad,
de hecho ya en el 600 a.c. Tales de Mileto describió la atracción
de los objetos de hierro por un mineral, la magnetita.
También observó que al frotar una resina natural, el ámbar, éste
era capaz de atraer objetos ligeros, es decir, electricidad estática…
William Gilbert en 1600, trató de clasificar los materiales según su
capacidad de ser “electrificados o no” al ser frotados.
Los conceptos de magnetismo y electricidad
eran tratados de modo conjunto, y es que como descubrió
H. Oersted en 1820, una corriente eléctrica es capaz de
crear un campo magnético a su alrededor.
Otro nombre importante en el desarrollo de las leyes del magnetismo fue
André M. Ampère, quién descubrió que dos corriente eléctricas
que circulan en el mismo sentido se atraen,
es decir se crea una fuerza magnética atractiva
entre ellas, y mientras que si circulan en sentidos
contrarios se repelen.
Biot-Savart, y años después Michael Faraday,
dieron forma a la teoría electromagnética,
logrando transformar campos magnéticos
en movimiento en corriente eléctrica y a la
inversa.
Gracias a ello se desarrollaron numerosas
máquinas que aprovechaban este fenómeno
para crear electricidad (generadores, turbinas) o
para transformar la electricidad en movimiento
(motores, rotores, etc.).
Finalmente James Maxwell mediante
ecuaciones, da forma matemática al
electromagnetismo, llevándolo a escalas
atómicas.
Grabación y lectura magética
Los discos duros del ordenador
están compuestos por varios platos,
es decir varios discos de material
magnético, montados sobre un
eje central sobre el que se
mueven.
Para leer y escribir datos
en estos platos se usan las
cabezas de lectura/ escritura
que mediante un proceso
electromagnético codifican/
decodifican la información
que han de leer o escribir. La
cabeza de lectura/escritura en
un disco duro está muy cerca de la
superficie, de forma que casi vuela
sobre ella, creando un colchón de aire
por su propio movimiento. Debido a
esto, están cerrados herméticamente, ya que cualquier
partícula de polvo podría dañarlos.
Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por
ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en su superficie.
Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. Este
campo graba en la posición sobre la que se encuentre la cabeza un 0 o un 1
dependiendo del sentido de polarización.
Para leer se produce el proceso contrario, se
mide la corriente inducida por el campo
magnético de la celda. Esto significa
que al pasar sobre una zona se detecta
el campo magnético que según se
encuentre magnetizada en un sentido
u otro, indica si en esa posición hay
almacenado un 0 o un 1.
Eje Central
Superficie del Disco
Cabeza de Lectura/Escritura
Impulsor de la Cabeza
Página Así funciona el demostrador
de grabación
y lectura magnética…
Campos magnéticos
N
Campo magnético terrestre
S
La tierra constituye un gigantesco imán natural
por tanto, la magnetita o cualquier otro tipo de
imán o elemento magnético que gire libremente
sobre un plano paralelo a su superficie, tal
como lo hace una brújula, apuntará siempre al
polo norte magnético.
El demostrador consta de dos partes; en la primera vamos los bits de información
mediante el sistema de grabación magnética, en el segundo podremos leer la
información que contienen.
La grabación se hace seleccionando en cada uno de los imanes permanentes
de la parte superior la posición 1 o 0, que equivale a un sentido de polarización
norte-sur o sur-norte. Al acercar estos imanes permanentes a nuestros “bits de
información” (soporte magnético), hacen que el campo magnético los polarice
en un sentido o en otro. Las brújulas nos sirven para comprobar la polarización
de cada bit.
En la parte de lectura, una vez que hemos desplazado los bits hasta esta
posición, podemos leer la información
que contienen gracias a una sonda
Hall, que situada sobre cada bit
es capaz de interpretar el
sentido de su polarización
y transformarlo en los
ceros y unos que
vemos en el display
electrónico.
Podremos
comprobar que
efectivamente
se ha
reproducido
la
combinación
que
inicialmente
habíamos
elegido para
grabar.
Página Imanes permanentes
Cualquier tipo de imán, ya sea
natural o artificial, posee dos polos
perfectamente diferenciados: uno
denominado polo norte y el otro
denominado polo sur.
Una de las características
principales que distingue a los
imanes es la fuerza de atracción o
repulsión que ejercen sobre otros
metales las líneas magnéticas
que se forman entre sus polos.
Cuando enfrentamos dos o
más imanes independientes y
acercamos cada uno de ellos por
sus extremos, si los polos que
se enfrentan tienen diferente
polaridad se atraen (por ejemplo,
polo norte con polo sur), pero si
las polaridades son las mismas
(polo norte con norte, o polo sur
con sur), se rechazan.
Muchos
de los avances
tecnológicos
de los que hoy
disfrutamos tienen
su base en el
electromagnetismo...
Página Soportes de grabación magnética
Disco duro del ordenador
En el año 1952 IBM crea el primer laboratorio dedicado exclusivamente a la
investigación y desarrollo de dispositivos de almacenamiento.
La idea de un dispositivo magnético de almacenamiento (que luego recibiría el
nombre de Disco duro) consistente en una superficie giratoria y una cabeza que
pudiera leer y escribir impulsos magnéticos sobre ella comenzaba aquí.
El RAMAC (“Random Access Method of Accounting and Control”) fue el primer
disco duro de la historia de la informática. A partir de entonces estos dispositivos
no han dejado de evolucionar. Aproximadamente cada 18 meses bajando sus
costos, se dobla la capacidad de almacenaje y aumentando la velocidad.
Soportes de almacenamiento
externo
El disco fl
exible nació
en IBM,
a inicios de
la década d
e los 70.
Estos disco
s flexibles
o también
llamados
disquetes
fueron los
más usado
s en los añ
os 1980 y
1990, desde
entonces h
a
n pasado
por una se
rie de evolu
ciones en
cuanto a ta
maño y a ca
pacidad de
almacenam
iento.
No obstante
a comienzos de los años 1990,
al aumentar el tamaño del
los programas informáticos,
se requería mayor número
de disquetes para guardar
una determinada información,
por lo que a finales de los 90,
la distribución de programas
cambió gradualmente al
CD-ROM (sistema de
almacenamiento
óptico).
Actualmente se ha
impuesto el uso de los
llamados llaveros USB para
transportar cómodamente
en un reducido espacio una
gran cantidad de información.
Página ¿Qué hacemos en el ICMA?
Nanoimanes con memoria
En el ICMA buscamos materiales que puedan formar parte de la nueva generación
de discos duros de ordenador. El objetivo es conseguir grabar información (un
“bit”) en un nanoimán. Estos nanoimanes son diminutas partículas de material
magnético (por ejemplo el hierro o el cobalto) que tienen un diámetro inferior
a 100 nanómetros (un nanómetro es una milmillonésima de metro). Los más
pequeños, llamados también imanes moleculares, tan sólo contienen una
molécula formada por 10 átomos o menos.
Ordenadores cuánticos
Por ser tan pequeños, los imanes moleculares muestran algunos “extraños”
fenómenos de origen cuántico (la Física Cuántica es la rama de la Ciencia
que explica el comportamiento de átomos y partículas subatómicas, como el
electrón). Durante los últimos años, se busca utilizar estos fenómenos para
construir ordenadores de un tipo nuevo, llamados “ordenadores cuánticos”. Estos
ordenadores podrían resolver problemas complejos mucho más rápidamente que
cualquier ordenador convencional, por muy potente que éste sea.
Nuevos materiales para la grabación y lectura
Conseguir una elevada densidad de información no es todo. También hace falta
poder grabar y leer en espacios muy, muy pequeños. Por eso, los investigadores
del ICMA investigan también nuevos materiales que formen parte de las cabezas
de grabación y lectura. La resistencia de estos materiales “magnetorresistivos”
cambia al pasar cerca de los polos de los nanoimanes que forman el disco duro,
de manera similar a como muestra el demostrador, pero con tamaños cien mil
millones de veces más pequeños.
Nanopartículas aplicadas a la medicina
Por último, en el ICMA investigamos también nuevas aplicaciones de nanopartículas magnéticas en Medicina. Los nanoimanes pueden moverse por la sangre
“empujados” por un imán externo. De esta manera, sería posible transportar
pequeñas dosis de fármacos a órganos determinados, llevando a cabo un tratamiento
precoz de enfermedades. Sometidos a radiación externa, los nanoimanes se
calientan, lo que permitiría destruir células cancerígenas o agentes nocivos.
Elaborado por:
Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA)
Consejo superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
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Sede Campus Río Ebro
Facultad de Ciencias
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50009 Zaragoza
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María de Luna 3
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Fax: 976 76 24 53
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En colaboración con:
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MINISTERIO
DE EDUCACION
Y CIENCIA
INSTITUTO NACIONAL
DE LAS ARTES
ESCÉNICAS
Y DE LA MÚSICA
Departartamento de Ciencia,
Tecnología y Universidad