Sistemas de grabación magnética Más memoria en menos espacio Hay un límite a la miniaturización de los ordenadores?
Página 2 Algo de Historia Grabación y lectura magética Página 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. 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 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. N S 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. Campos magnéticos Campo magnético terrestre Página 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. Muchos de los avances tecnológicos de los que hoy disfrutamos tienen su base en el electromagnetismo...
Página 6 Página 7 Soportes de grabación magnética Qué hacemos en el ICMA? 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 flexible nació en IBM, a inicios de la década de los 70. Estos discos flexibles o también llamados disquetes fueron los más usados en los años 1980 y 1990, desde entonces han pasado por una serie de evoluciones en cuanto a tamaño y a capacidad de almacenamiento. 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. 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.
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