IBM po raz kolejny zadziwia świat. Tym razem naukowcy z tej firmy stworzyli najmniejszy bit magnetyczny w historii. Składa się on z 12 atomów żelaza ułożonych na podkładzie z azotku miedzi. Cały bajt można przechować w 96 atomach na powierzchni o rozmiarach 4 na 16 nanometrów.
Pewnie nie wszyscy z Was pamiętają historyczne osiągnięcie IBM, który zaprezentował w 1990 roku ułożone z atomów ksenonu logo firmy. Tym razem IBM postarał się o bardziej praktyczne, z naszego punktu widzenia, odkrycie.
Naukowcy poszukiwali już od dawna granicznego rozmiaru jaki może mieć magnetyczny bit, który jest w stanie stabilnie przechowywać dane, tworząc coraz to mniejsze struktury. IBM we współpracy niemieckimi inżynierami z German Center for Free Electron Laser Science postanowił zastosować postępowanie odwrotne. Czyli nie zmniejszać rozmiaru bitu, a budować go od podstaw atom po atomie. Oczekiwano, że w pewnym momencie struktura stanie się odpowiednio stabilna (nie będzie zmieniać spontanicznie swojego stanu), aby spełnić rolę pełnoprawnego bitu.
Zaskoczeniem okazało się, że już przy ułożeniu 12 atomów żelaza w dwóch rzędach po 6 atomów, powstaje struktura, którą można opisać za pomocą fizyki klasycznej (z pominięciem efektów kwantowych). Aby stworzyć taki nanobit wykorzystano skaningowy mikroskop tunelowy. Za jego pomocą zapisywane są również i odczytywane dane z nanobitów.
Nanobity wymagają około 100 tysięcy razy mniej atomów niż bity stosowane w obecnych dyskach twardych. Oznacza to, że teoretycznie na jednym talerzu można umieścić nie 1 terabajt, a setki petabajtów danych. Niestety istotne jest słowo teoretycznie, gdyż technologia, wykorzystywana do zapisu danych w nanobitach, w żaden sposób nie da się obecnie zintegrować z dyskami twardymi.
Aby obejść problem zakłóceń powstających w pamięciach wykorzystujących ferromagnetyki w nanoskali, IBM wykorzystał zjawisko antyferromagnetyzmu. Oznacza to, że każdy z atomów ma spin skierowany w przeciwnym kierunku. (źródło: Sebastian Loth/CFEL)
Problemem jest także to, iż 12-atomowe struktury stabilne są jedynie w temperaturze około 5 Kelwinów (-268 stopni C). Jest jednak światełko w tunelu, gdyż według przewidywań bity złożone już z około 200 atomów (nadal tysiące razy mniejsze niż te stosowane w dyskach twardych), będą stabilne w temperaturze pokojowej. Stosując jeszcze ostrożniejsze podejście, zdaniem Andreasa Heinricha kierującego projektem, możliwe jest uzyskanie gęstości zapisu około 100 do 150 razy większej niż obecnie w dyskach twardych, a to nadal robi ogromne wrażenie.
Maksyma IBM, słowo Think (Myśleć) zapisana za pomocą nanobitów.
Eksperyment IBM pokazał jakie są granice możliwości przechowywania danych przy zastosowaniu klasycznej fizyki. Wynik badań pokazuje, że struktury o rozmiarze 12 i więcej atomów daje się już opisać z pominięciem praw mechaniki kwantowej, co prawda w bardzo niskich temperaturach. To odkrycie będzie miało z pewnością ogromny wpływ na przyszłość nanotechnologii i komputerów kwantowych.
Więcej o odkryciach IBM:
Źródło: Popular Science
