Οι πρωτεΐνες παράγουν νανο-μαγνητική μνήμη υπολογιστών

Από σελίδα του NewScientist, 27 Απριλίου 2003

Η χωρητικότητα των σκληρών δίσκων των υπολογιστών θα μπορούσε να αυξηθεί εκατονταπλάσια με τη χρησιμοποίηση μιας κοινής πρωτεΐνης για να κατασκευαστούν μαγνητικά σωματίδια νανοκλίμακας, ισχυρίζεται η βρετανική επιχείρηση Nanomagnetics.

Η εταιρεία αυτή θα χρησιμοποιήσει την πρωτεΐνη αποφερριτίνη (apoferritin), το βασικό μόριο στο οποίο καταχωρείται ο σίδηρος στο σώμα μας, για να δημιουργήσει ένα υλικό για τα μαγνητικά σωματίδια διαμέτρου λίγων νανομέτρων.

Κάθε σωματίδιο μπορεί να καταχωρήσει ένα bit πληροφορίας και πολλά μαζί μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα σκληρό δίσκο με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτή που είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί στους υπάρχοντες σκληρούς δίσκους.

"Ακούγεται πολύ εύκολο και σχετικά είναι", λέει ο Eric Mayes, CEO της Nanomagnetics. Το υλικό αυτό χρειάζεται ακόμα ανάπτυξη αλλά ο Mayes αναμένει ότι η τεχνολογία της επιχείρησής του θα ξεπεράσει τη συμβατική πυκνότητα των σκληρών δίσκων μέχρι το τέλος του 2003.

Ο Dieter Weller, διευθυντής έρευνας για την εταιρεία Seagate, λέει ότι υπάρχουν ουσιαστικοί φραγμοί ακόμα που θα πρέπει να υπερνικηθούν σε αυτό το πεδίο. Αλλά θεωρεί ότι τα προβλήματα θα λυθούν και υπολογίζουν ότι ένα νανο-μαγνητικό υλικό θα μπορούσε να είναι διαθέσιμο μεταξύ έξι έως 10 ετών από τώρα.

Κοίλος πυρήνας

Οι πρωτεΐνες αποφερριτίνες είναι σφαιρικές διαμέτρου 12 nm, με έναν κοίλο πυρήνα οκτώ nm. Όταν ο σίδηρος γεμίζει τον πυρήνα ο συνδυασμός καλείται φερριτίνη.

Η διαδικασία που αναπτύσσεται από την εταιρεία Nanomagnetics περιλαμβάνει την επεξεργασία με ένα όξινο διάλυμα για να αφαιρέσει τον πυρήνα σιδήρου από την φερριτίνη. Αυτό ακολουθείται από ένα δεύτερο διάλυμα που γεμίζει τους πυρήνες με ένα μαγνητικό κράμα κοβαλτίου-λευκοχρύσου.

Η προκύπτουσα λύση, που ονομάζεται DataInk, ψεκάζεται έπειτα πάνω στην επιφάνεια ενός σκληρού δίσκου και εκθέτεται σε θερμότητα. Αυτό αλλάζει την κρυστάλλινη δομή κάθε σωματιδίου, που τα ενθαρρύνει να αυτο-συγκεντρωθούν σε ένα στενό απλό στρώμα. Η θέρμανση μετατρέπει επίσης το εξωτερικό φλοιό της πρωτεΐνης σε άνθρακα.

Αυτήν την περίοδο, περίπου 450 Gigabits δεδομένων μπορούν να συμπιεστούν πάνω σε ένα τετραγωνικό εκατοστόμετρο σκληρού δίσκου. Οι κατασκευαστές θεωρούν ότι αυτό θα μπορούσε τελικά να βελτιωθεί σε ένα μέγιστο 3000 Gigabits ανά τετραγωνικό εκατοστόμετρο.

Αλλά ο Mayes λέει ότι το νέο υλικό της Nanomagnetics θα μπορούσε να επιτρέψει να αποθηκευτούν 5.000 Gigabits ανά τετραγωνικό εκατοστόμετρο. Προσθέτει ότι τα μέσα της εγγραφής και της ανάγνωσης των δεδομένων στους δίσκους, που επενδύονται με DataInk είναι ήδη σχεδιασμένα.

Εντούτοις ο Weller είναι προσεκτικός. Λέει ότι πολλοί ερευνητές που εργάζονται αυτήν την περίοδο με τα μαγνητικά υλικά νανοκλίμακας αντιμετωπίζουν τις ίδιες δυσκολίες. Η Seagate εργάζεται πάνω σε ένα νανο-μαγνητικό υλικό που κατασκευάζεται όμως χημικά, παρά με πρωτεΐνες.

Ο Weller λέει ότι το σημαντικότερο πρόβλημα είναι ότι τα σωματίδια δεν είναι αυτόματα προσανατολισμένα με έναν ομοιόμορφο τρόπο, που είναι σε δύο διευθύνσεις (πάνω η κάτω), έτσι ώστε να μπορούν να καταχωρήσουν ένα μαγνητικό φορτίο.

"Η ευθυγράμμιση των μεμονωμένων μαγνητικών κόκκων είναι ένα πρόβλημα για όλους μας", συμφωνεί ο Mayes. "Αλλά θεωρούμε ότι μπορούμε να υπερνικήσουμε αυτό εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχηματισμού και θέρμανσης του φιλμ".