Estructuras invisibles prometen revolucionar la memoria RAM

Cualquier usuario de la inform¨¢tica ha pasado alguna vez por el doloroso trance de perder buena parte de su trabajo por un corte inesperado de corriente el¨¦ctrica. Este fen¨®meno se debe a que la memoria operativa, la famosa RAM (siglas en ingl¨¦s de memoria de acceso aleatoria), se basa en una tecnolog¨ªa que utiliza materiales semiconductores y es, por su propia naturaleza, vol¨¢til, es decir, necesita de un suministro continuo de energ¨ªa para mantener vivos los datos y, si se corta este suministro , ¨¦stos desaparecen. Pero las tribulaciones de este tipo est¨¢n a punto de pasar a la historia. Seg¨²n Stuart Parkin, del centro de investigaci¨®n de IBM en Almaden (California), antes de un a?o estar¨¢n en el mercado los primeros ordenadores que incorporar¨¢n una memoria RAM magn¨¦tica (M-RAM), que evitar¨¢ este problema y reducir¨¢ el consumo energ¨¦tico, algo especialmente importante en los ordenadores port¨¢tiles, que ver¨¢n alargada la vida de sus bater¨ªas.

"Es como si un avi¨®n estuviera volando a su velocidad de crucero, pero no por el cielo, sino a un metro sobre la superficie terrestre", dice Parkin al referirse a la precisi¨®n con la que se mueve la cabeza lectora de un disco duro de ordenador actual, colocada a una distancia de 10 nan¨®metros (millon¨¦simas de mil¨ªmetro) sobre la superficie. La extraordinariamente alta densidad alcanzada por las part¨ªculas que configuran las unidades de almacenamiento magn¨¦tico exige que esa cabeza lectora sea un prodigio de miniaturizaci¨®n para poder leer separadamente cada bit de informaci¨®n, y se desplace a una enorme velocidad para que la informaci¨®n est¨¦ disponible al instante.

Los discos duros

Ello ha sido posible gracias a un hallazgo crucial realizado en 1988 por Albert Fert, investigador del Centro Mixto de F¨ªsica CNRS/Thales, Universidad Paris-Sud. El fen¨®meno fue denominado magnetorresistencia gigante (GMR, y apenas habr¨ªa pasado de ser una curiosidad de laboratorio si Parkin no lo hubiese convertido en un dispositivo adecuado para su aplicaci¨®n comercial. Desde 1997, los discos duros de los ordenadores llevan este dispositivo en su cabeza lectora, lo que ha permitido que la capacidad de almacenamiento de estos componentes creciera a un ritmo de hasta el 100 % anual durante varios a?os. Fert y Parkin participaron en la Escuela Internacional sobre Nanoestructuras Magn¨¦ticas, organizada por la Universidad Aut¨®noma de Madrid (UAM), en colaboraci¨®n con la Fundaci¨®n BBVA, y celebrada recientemente en la localidad de Miraflores de la Sierra (Madrid).

La eterna batalla por conseguir aumentar la capacidad de los elementos inform¨¢ticos al tiempo que se reduce su tama?o tambi¨¦n afecta a las memorias. En un disco duro, esta capacidad se debe a la densidad de part¨ªculas magn¨¦ticas que se pueden colocar, pero el escollo a superar hace unos a?os no era colocar part¨ªculas cada vez m¨¢s peque?as y cada vez m¨¢s apretadas sino disponer de una cabeza lectora capaz de leer y escribir en semejantes condiciones.

A finales de los a?os ochenta, la capacidad de estas memorias aumentaba a un ritmo algo menor que otros componentes del ordenador, en torno a un 25% anual, pero entonces se produjo el hallazgo crucial del efecto GMR. Albert Fert comprob¨® que alternando fin¨ªsimas capas, de apenas tres o cuatro ¨¢tomos, de materiales met¨¢licos, como hierro y cobre, se pod¨ªa modificar a voluntad el esp¨ªn de los electrones sobre las capas de hierro. En condiciones normales, la disposici¨®n de los electrones variaba de una capa a otra, de manera que el conjunto no permit¨ªa el paso de una corriente el¨¦ctrica, pero aplicando un campo magn¨¦tico, giraban hasta colocarse todos los espines en paralelo, con lo que la corriente atravesaba el dispositivo. "Fue la primera vez que se aprovech¨® la influencia del esp¨ªn de los electrones, su movilidad", explica Fert.

"El fen¨®meno funcionaba en ciertas condiciones, a temperatura muy baja y con campos magn¨¦ticos grandes. Nosotros pensamos que para conseguir aplicaciones ¨²tiles hab¨ªa que hacerlo m¨¢s sencillo y barato, probando con diferentes materiales. En 1995 conseguimos una estructura con capas de cobalto, cobre, cobalto, rutenio y una aleaci¨®n de n¨ªquel y hierro, que era capaz de detectar campos muy peque?os y que forma la cabeza lectora del disco duro de los ordenadores desde 1997" dice Parkin. Eeste descubrimiento fue calificado por el Instituto Nacional de Nanotecnolog¨ªa de Estados Unidos como la primera aplicaci¨®n real de la nanotecnolog¨ªa.

Tras este logro, Parkin empez¨® a trabajar en el desarrollo de memorias RAM magn¨¦ticas, pero no era posible aplicar el mismo m¨¦todo utilizado en los discos duros, porque la memoria RAM necesita mucha mayor velocidad. "El tiempo de acceso al disco duro es muy lento, del orden de 1 milisegundo, mientras que el ordenador necesita un acceso mucho m¨¢s r¨¢pido, del orden de un nanosegundo", dice Fert.

Seg¨²n el investigador de IBM, "actualmente se utilizan las llamadas Dynamic RAM (D-RAM) y Static RAM (S-RAM). La primera es barata porque es muy simple, un condensador y un transistor, pero muy lenta, mientras que la segunda es m¨¢s r¨¢pida pero ocupa mucho m¨¢s espacio, y las dos son vol¨¢tiles. Para que la informaci¨®n se mantenga tiene que ir pasando de unos elementos a otros, refresc¨¢ndose cada cinco milisegundos. La M-RAM combina todas estas caracter¨ªsticas, es peque?a, r¨¢pida, barata y fija los datos". Aunque reconoce que todav¨ªa quedan peque?os problemas por resolver, Parkin asegura, y Fert lo corrobora, que estar¨¢ en el mercado antes de un a?o.