Medios de almacenamiento magneto-ópticos que debes conocer

Seguramente que conoces los medios de almacenamiento ópticos, como los CDs, DVDs, o BD, y también los medios de tipo magnético, como lo eran los disquetes, o los actuales discos duros HDD. Pero también existen los medios de almacenamiento magneto-ópticos. ¿Quieres conocerlos?

Medios de almacenamiento magnético

Los medios de almacenamiento magnético utilizan la magnetización de materiales para grabar y leer datos. Cada una de estas áreas puede magnetizarse en una de dos direcciones, representando un 0 o un 1, es decir, para interpretar así los bits de información.

Para que esto sea posible, se emplean distintos materiales base en los discos donde se almacena dicha información, como puede ser:

• Aluminio: es el material base más común. Su ligereza y buena conductividad térmica lo hacen ideal para disipar el calor generado durante la operación.
• Cerámica: en algunos casos, se utiliza cerámica debido a su mayor rigidez y estabilidad dimensional, lo que puede mejorar la precisión de la lectura y escritura de datos.
• Vidrio: también se emplea en algunos modelos de alta gama, ya que el cristal ofrece una superficie extremadamente lisa y estable, ideal para la grabación de datos de alta densidad, aunque es más frágil.

Estos materiales no son magnéticos, como estarás pensando. Por eso, mediante un método de deposición se crea sobre ellos un sustrato magnético extremadamente delgado donde se crearán esas pequeñas regiones magnetizadas de las que comenté anteriormente. Generalmente, el sustrato magnético no es una simple capa uniforme, sino que tiene una estructura más compleja. Suele estar compuesta por varias subcapas con diferentes propiedades:

• Capa inferior: sirve como base para la capa magnética y ayuda a mejorar la adhesión con el material base.
• Capa magnética: contiene los granos magnéticos donde se almacenan los datos. Se comenzó utilizando hierro, pero se descartó en los HDDs modernos por su menor coercividad. Después se experimentó con otras aleaciones de níquel, neodimio, etc., no sin inconvenientes, ya que eran susceptibles a oxidación. En cambio, los materiales granulares son los más avanzados y por los que se ha optado en la actualidad. Se han desarrollado materiales avanzados para métodos como la grabación perpendicular o PMR que permite mayor densidad que los métodos anteriores. Uno de los materiales empleados es el óxido de cobalto-cromo-platino.
• Capa superior: protege la capa magnética del desgaste y la contaminación.

Además, dentro de los discos duros suele usarse el gas helio por su baja densidad, lo que permite que los discos giren a mayores velocidades con una menor fricción y generación de calor. Otros también han experimentado con diferentes mezclas de gases para optimizar la conductividad térmica y estabilidad química de las capas de grabación. Incluso también se puede utilizar vacío parcial, para reducir al extremo la resistencia del aire y mejorar el rendimiento, así como evitar la corrosión.

Ahora que conocemos la arquitectura de los medios magnéticos, vamos a ver cómo funcionan de una forma sencilla:

• Escritura: un cabezal de lectura/escritura genera un campo magnético que alinea los diminutos imanes en la superficie del disco en la dirección correspondiente al dato que se quiere almacenar. Por ejemplo, N-S para representar el 0 y S-N para el 1.
• Lectura: al pasar sobre la superficie magnetizada, el cabezal detecta la dirección de la magnetización de cada área y la traduce en datos binarios (ceros y unos).

Entre los medios magnéticos más comunes tenemos ejemplos como los discos duros, los antiguos disquetes, o las famosas cintas magnéticas o cintas de casete. Todos usan el mismo principio. Estos medios son bastante baratos y de gran capacidad, aunque son más sensibles a campos magnéticos externos y las partes móviles los hacen menos fiables.

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Medios de almacenamiento óptico

Los medios de almacenamiento óptico utilizan la luz láser para grabar y leer datos. La información se almacena en forma de pequeñas marcas u hoyos en la superficie de un disco, en vez de hacerse mediante magnetismo. Esto tiene sus ventajas y desventajas, como todo.

Ejemplos de este tipo de medios los tenemos en los CD, DVD, Blu-Ray, etc. Pueden almacenar una cantidad de información importante, son baratos, y son resistentes a campos magnéticos. Aunque son susceptibles a la humedad, o a la luz.

Por ejemplo, en los CD (Compact-Disc) tenemos un disco con base de policarbonato transparente, una capa de metal reflectante como el aluminio que actuará como un espejo que refleja la luz del láser, y otra capa protectora para hacerlos algo más fiables. Un DVD usa generalmente los mismos materiales, pero el láser empleado es algo más preciso. En el caso del BD o Blu-Ray, como su propio nombre indica, también se emplean los mismos materiales, pero se emplea un láser azul de longitud de onda mucho más baja, lo que permite grabar o leer detalles más pequeños, lo que significa almacenar más información por unidad de superficie. Además, el BD emplea también una capa dieléctrica entre la capa reflectante y la capa de grabación para mejorar el contraste entre pistas, y capas de grabación con materiales orgánicos sensibles al láser como el nitruro de azida.

En las unidades regrabables ópticas, como los DVD-RW, se emplean aleaciones de metales como el paladio y el nitrógeno. Eso hace que experimente cambios en la estructura cristalina cuando se expone a diferentes intensidades del láser, lo que permite escribir, leer o borrar datos en su estructura cristalina. Es decir, no emplean la típica capa de colorante orgánico como en los discos irreversibles.

Como se aprecia en la imagen, los datos se almacenan en lo que se conoce como pits y lands:

• Pits: se refiere a la distancia entre las pistas de datos en un disco óptico. Es decir, es la separación física entre dos surcos adyacentes.
• Lands: son las zonas planas entre los surcos, que representan los «ceros» en el código binario. Los «unos» se representan mediante cambios en la longitud de onda de la luz reflejada por los surcos.

Los tamaños de estos elementos varía en función de la tecnología. Por ejemplo, en un CD tenemos pits de aproximadamente 1,6 micrómetros. En cambio, en un DVD tenemos un tamaño inferior para conseguir mayor densidad, e inferior aún en el caso del BD.

Dicho esto, el funcionamiento de un medio de almacenamiento óptico es simple:

• Escritura: un láser quema pequeñas marcas en la superficie grabable del disco, creando un patrón que representa los datos. En unas zonas la luz es absorbida, en otras la luz es reflejada por la capa reflectante, lo que hace que ésta sea captada por un sensor e interpretada como un bit diferente a las zonas que no reflejan dicha luz.
• Lectura: otro láser lee la intensidad de la luz reflejada por las marcas en el disco y la convierte en datos binarios.

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¿Qué son los medios de almacenamiento magneto-ópticos?

Una vez visto el método magnético y el método óptico de almacenar bits de información, pasamos al menos conocido de todos, el híbrido. Estos medios magneto-ópticos combinan ambas tecnologías para almacenar información. Algunos lectores más veteranos seguro que recuerdan los floptical, o floppy disk que combinaban magnetismo y óptica (uno por una cara y otro por la otra), otros más jóvenes no sabrán ni qué es eso…

Las unidades magneto-ópticas eran un tipo de unidad de disco óptico capaz de leer, escribir y reescribir datos en discos magneto-ópticos. Fueron introducidas en la década de 1980 y fueron populares en algunos países, especialmente en Japón.

Entre sus características clave destacan:

• Tecnología: combinaba tecnologías ópticas y magnéticas para almacenar y recuperar datos.
• Tamaños de disco: 130 mm (5,25 pulgadas) y 90 mm (3,5 pulgadas) eran los tamaños comunes.
• Capacidad: variaba de 128 MB a 9,1 GB, dependiendo del tamaño del disco y la tecnología.
• Durabilidad: altamente duraderos y resistentes a los campos magnéticos.
• Velocidad: más lentos que los discos duros pero más rápidos que los primeros CD-ROM.

A lo largo de la historia vimos tecnologías como los WORM (Write once, read many) que escribían un dato y se leían varias veces. Luego llegaría la tecnología de sobreescritura directa en 1996, que eliminó la necesidad de tener que hacer un pase de borrado inicial para volver a escribir. Con la llegada de LIMDOW se mejoró el rendimiento y los tiempos de escritura, y finalmente aparecieron los conocidos como MiniDiscs con capacidades más elevadas desde 1 GB gracias al formato denominado Hi-MD.

Pese a lo prometedoras que parecían estas unidades, el alto coste de los discos y de las unidades lectoras/grabadoras, además de la lentitud de la escritura, poco a poco fueron quedando obsoletas. Actualmente, aunque hay algunas que se usan para grabar música, como los MiniDisc, o para almacenar archivos empresariales o médicos en bibliotecas de datos, prácticamente están desaparecidos.

Pero ojo, que en 2016 se descubrió un nuevo fenómeno denominado fotoconductores magnéticos, y que demostró que intensidades de luz extremadamente bajas pueden leer y escribir información magnética en tan solo unos femtosegundos, es decir, 0,000000000000001 segundos, lo que permite un almacenamiento de muy alta velocidad y densidad. Así que, quién sabe si pronto tenemos estas unidades de vuelta…

Como sabes, muchos de estos medios están siendo sustituidos por la memoria en estado sólido, dadas sus ventajas, como la flash. ¿Volverán?

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