IBM-ov istraživački tim je uspješno spremio jedan megnetni bit podatka na samo 12 atoma željeza, i potpuni bajt podatka na 96 atoma. Gustoća spremanja podataka na ovaj način je barem 100 puta veća od onih na pločama najboljih tvrdih diskova i čipovima memorijskih karticama.
Istraživački tim, na čelu sa Andreas Heinrichombom (IBM Research – projekt Almaden), započeo je potragu za najmanjim magnetnim bitom. Umjesto da započnu sa poznatim memorijskim medijima i njihovim unaprijeđenjem – standardni industrijski pristup po Mooreovom zakonu – Heinrich i njegov tim započeli su od najmanje moguće jedinice – atoma – i tako su napredovali dok nije ostvaren najmanji stabilni magnetni bit.
Heinrich je sa svojim timom doslovno slagao niz atoma željeza na bakrenoj podlozi – jedan po jedan – sve dok atomi željeza nisu dosegli “kritičnu masu” – dovoljan broj atoma da bi se dobilo stabilno magnetno polje. Na niskim temperaturama taj broj iznosi 12; na sobnoj temperaturi oko 150 – ne tako impresivno ali još uvijek bolje od postojećih rješenja.
To je sve super. Ali kako su naučnici iz IBM-a manipulirali sa pojedinim atomima sa takvom preciznošću – i, možda još bitnije, kako su uspjeli čitati i pisati ove 12-atomske bitove? Odgovor je, kao i kod mnogih drugih podviga u nano-inženjeringu, u korištenju uređaja STM (Scanning tunneling microscope). STM je uređaj veličine sobe koji ima veoma mali špic koji može predstaviti, izmjeriti i manipulirati strukturama na atomskom nivou koristeći slabu električnu struju.
U prvom koraku STM se koristi da poreda atome željeza na bakrenu podlogu – relativno lagan zadatak, kaže Heinrich. Nakon toga, pomoću STM-a se mjeri magnetizam pojedinih atoma da se odredi da li magnetni bit ima binarnu vrijednost 0 ili 1. Ovo je malo kompliciranije nego što zvuči i zahtijeva upotrebu antiferomagnetizma. Na današnjim hard diskovima, koji koriste feromagnetizam, svaki atom magnetnog bita orijentiran je u istom smjeru i tako stvara magnetno polje (sjever, jug) koje potom mjeri magnetna glava i pretvara ga u binarnu vrijednost (0 ili 1). Problem sa ovim je da je potrebno tisuće miliona feromagnetnih atoma kako bi dobili dovoljno veliko magnetno polje. Kod antiferomagnetizma, atomi magnetnog bita su poredani na takav način da je zbir njihovih magnetnih polja jednak nuli. Ovo je teško za opisati – zato preporučamo da pogledate sliku iznad kako bi to bolje shvatili.
Ako kod antiferomagnetnog bita zaokrenete jedan jedini atom pomoću STM-a, svaki sljedeći atom u nizu mijenja polaritet kako bi se održala ravnoteža. Zbog ove pojave ako posmatrate gornji lijevi atom magnetnog bita (koristeći STM) možete odmah odrediti binarnu vrijednost. I tako ste dobili 12-atomski magnetni bit na kojem se mogu vršiti operacije čitanja tj. pisanja.
Međutim, sada je izazov pronaći način masovne proizvodnje bakrenih ploča sa mrežom precizno poredanih atoma željeza. Tehnički gledano, ne bi vam trebao STM uređaj veličine sobe da upravljate ovim bajtovima na razini atoma, ali potrebno je pronaći način kako spojiti žice na ove nezamislivo male strukture koje sežu daleko iza granica današnje 22 nanometarske tehnologije. Srećom po Heinricha, kada ste na poziciji glavnog naučnika atomskog skladištenja, ne trebate se brinuti oko takve “sitnice” – to će za vas odraditi majstori nanotehnologije.
Izvor: Extreme Tech // Prijevod: Matrix World
