Кодуючи дані в атомну пам’ять…
Збільшувати обсяг пам’яті таких пристроїв, як смартфони або планшети, неможливо нескінченно, адже розмір рано чи пізно наштовхується на фізичні бар’єри.
Хоча закон Мура передбачає, що кількість транзисторів, які можна вкласти в один чіп, з кожним поколінням буде збільшуватися вдвічі, технологію неможливо мінімізувати нескінченно.
Вчені намагаються обійти цю перешкоду, починаючи з малого – з окремих атомів, за допомогою яких можна кодувати великі обсяги даних. Використавши атоми хлору на металевій поверхні, вчені під керівництвом Сендера Отті, фізика з Делфтського технічного університету в Нідерландах, створили прототип мікрочіпа об’ємом 1 кілобайт, на який можна записувати та перезаписувати інформацію. Якщо технологію вдасться збільшити до одного квадратного сантиметра, до неї можна закодувати приблизно 10 терабайт, тобто всю Бібліотеку Конгресу США. Стаття з описом ексмеримента вийшла 18 липня в журналі Nature Nanotechnology.
«До цих пір це найбільша кількість атомів, якими маніпулювали вчені, щоб записати в них дані. Ефективність такого чіпа з даними перевершувала б існуючі сьогодні транзистори в безліч разів», – говорить Сендер Отті.
Можливість цієї технології залежить від здатності надійно і швидко перегрупувати окремі атоми. Принцип маніпуляції ними з’явився ще в 1990 р., коли вчені згрупували атоми ксенома в напис IBM. Отті і його колеги понесли цю ідею далі, кодуючи інформацію в атоми у вигляді стандартного двійкового коду. Для цього атоми хлору на мідній поверхні вони розташували безперервними прямокутними отворами, немов терасами.
Кожна решітка містила кілька порожніх щілин або дірок, між якими можна було переміщати атоми, немов складаючи пазл. Кожна лінія решітки кодує одну одиницю цифрової інформації (байт). Маніпулює атомами, тобто зчитує і записує дані, скануючий тунельний мікроскоп.
Одним з найбільших недоліків цієї технології є те, що для роботи чіпа його потрібно підтримувати при температурі кипіння рідкого азоту – 196 С. Це робить поки що неможливим його потенційне використання в побутових умовах.
«Дослідження Отті і його колег дає дуже гарний доказ цього принципу. Це свідчить про те, що ми знаходимося на правильному шляху до функціонального пристрою, яке використовує атоми для зберігання даних», – вважає матеріалознавець з Інституту електроніки ім. Пауля Друда в Берліні.
Якщо ідею вдасться розвинути ще далі і зберігати дані не в 2D, а в 3D-структури, то сотні терабайт даних, які дорівнюють фондів усіх бібліотек на Землі, можна буде втиснути в кубик розміром з піщинку. Однак і вдосконалення 2D-технології обіцяє стати дуже корисним, дозволяючи зменшити потребу в нових дата-центрах.
Зберігання даних – це не єдине застосування технології маніпуляції атомами. «Дослідження Отті спонукає задуматися про всі ті можливості, які відкриваються з штучної перегрупуванням атомів», – говорить Кріс Лютц, вчений з Дослідницького центру IBM р. Альмаден в Сан-Хосе (Каліфорнія). У тривалій перспективі це може відкрити шлях до створення нових матеріалів атом за атомом.
Автор: Ramin Skibba | Atom wranglers create rewritable memory| NATURE.com