Quão pequeno pode ser um código QR? Uma equipe de pesquisadores ultrapassou os limites ao criar um tão pequeno que só pode ser detectado com um microscópio eletrônico. Cientistas da TU Wien, trabalhando com a empresa de armazenamento de dados Cerabyte, produziram um código QR medindo apenas 1,98 micrômetros quadrados, que é menor que a maioria das bactérias. Agora esta conquista foi oficialmente confirmada e inscrita no Livro de Recordes do Guinness.
Além do seu tamanho, a violação pode ter sérias implicações para o armazenamento de dados a longo prazo. As tecnologias tradicionais de armazenamento de dados, como discos magnéticos ou sistemas eletrônicos, tendem a se degradar em poucos anos. Em contraste, a codificação de informações em materiais cerâmicos pode preservá-las por centenas ou até milhares de anos.
Estável e legível em nanoescala
“A estrutura que criamos aqui é tão fina que não pode ser vista com microscópios ópticos”, diz o professor Paul Mayrhofer, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais do Instituto de Tecnologia de Viena. “Mas essa nem é a parte mais importante. Estruturas na escala micrométrica não são incomuns hoje em dia – você pode até criar padrões a partir de átomos únicos. No entanto, isso por si só não fornece um código estável e legível.”
Em escalas extremamente pequenas, os átomos podem mudar de posição ou preencher lacunas, o que pode apagar os dados armazenados. “O que fizemos foi algo fundamentalmente diferente”, explica Mayrhofer. “Criamos um código QR pequeno, mas estável e de leitura repetida.”
Materiais cerâmicos fornecem armazenamento de dados durável
A chave para esta conquista está no próprio material. “Estamos conduzindo pesquisas sobre filmes cerâmicos finos, como aqueles usados para revestir ferramentas de corte de alto desempenho”, explicam Erwin Peck e Balint Hajas. “Para ferramentas de alto desempenho, é essencial que os materiais permaneçam estáveis e duráveis mesmo sob condições extremas. E é isso que torna esses materiais ideais para armazenamento de dados.”
Usando feixes de íons focados, os pesquisadores gravaram um código QR em uma fina camada de cerâmica. Cada pixel tem apenas 49 nanômetros de tamanho, o que é cerca de dez vezes menor que o comprimento de onda da luz visível. Como resultado, a amostra é completamente invisível em condições normais e não pode ser examinada com luz visível. No entanto, quando visto com um microscópio eletrônico, o código QR pode ser lido de forma clara e confiável.
A capacidade de armazenamento também impressiona. Com essa abordagem, mais de 2 terabytes de dados podem caber em uma única folha de papel A4. Ao contrário dos sistemas convencionais de armazenamento de dados, estes meios cerâmicos podem permanecer intactos indefinidamente e não necessitam de energia para reter as informações armazenadas.
Uma nova abordagem para retenção de dados a longo prazo
“Vivemos na era da informação, mas armazenamos o nosso conhecimento nos meios de comunicação, o que é surpreendentemente de curta duração”, afirma Alexander Kirnbauer. Os dispositivos de armazenamento magnético e eletrônico muitas vezes perdem dados depois de apenas alguns anos, especialmente sem energia, refrigeração e manutenção contínuas. Em contraste, as civilizações antigas gravaram o seu conhecimento em pedra, o que lhes permitiu sobreviver durante milhares de anos.
“Com os meios cerâmicos, estamos adotando uma abordagem semelhante à das culturas antigas, cujas inscrições ainda podemos ler hoje”, diz Kirnbauer. “Registramos informações em materiais estáveis e inertes que podem suportar o fluxo do tempo e permanecer totalmente acessíveis às gerações futuras”.
Outra vantagem importante é a eficiência energética. Ao contrário dos data centers atuais, que exigem quantidades significativas de eletricidade e refrigeração, o armazenamento baseado em cerâmica pode armazenar informações sem consumo constante de energia, ajudando a reduzir o impacto ambiental.
Guinness World Records e aplicações futuras
O código QR recorde e seu processo de verificação, incluindo leitura com microscópio eletrônico, foram conduzidos em conjunto pela TU Wien e Cerabyte na presença de testemunhas. A Universidade de Viena serviu como órgão de verificação independente. A TU Wien forneceu ao seu centro USTEM equipamentos avançados de ciência de materiais, bem como microscópios eletrônicos de alta resolução. O resultado foi oficialmente reconhecido pelo Guinness: o novo código QR tem apenas 37% do tamanho do recordista anterior.
“O recorde mundial agora confirmado marca apenas o início de um desenvolvimento muito promissor”, diz Alexander Kirnbauer. “Agora estamos procurando usar outros materiais, aumentar a velocidade de gravação e desenvolver processos de fabricação escalonáveis para que o armazenamento de dados cerâmicos possa ser usado não apenas em laboratórios, mas também em aplicações industriais. Ao mesmo tempo, estamos investigando como estruturas de dados mais complexas – muito além de simples códigos QR – podem ser escritas de forma confiável, rápida e eficiente em termos de energia em filmes cerâmicos finos e lidas de forma confiável.”
Este trabalho aponta para um futuro mais sustentável para o armazenamento de dados, onde as informações podem ser armazenadas de forma segura por longos períodos com uso mínimo de energia.
