IBM داده های باینری را تنها در 12 اتم ذخیره می کند

شرکت IBM موفق شده داده های باینری را فقط در 12 اتم آهن ذخیره کند

 

ذخیره اطلاعات در 12 اتم توسط IBM

تحقیق IBM  بطور موفقیت آمیزی یک بیت مغناطیسی داده را تنها با 12 اتم آهن، و یک بایت کامل داده را در 96 اتم ذخیره کرده است. این نشان­ دهنده یک چگالی ذخیره­ای است که حداقل 100 برابر بیشتر از بزرگترین پلاترهای هارد دیسک درایو یا تراشه­ های فلش مموری است.تیمی به رهبری آندریاس هاینریش(Andreas Heinrich) از تحقیقات IBM آلمادن(کالیفرنیا)، تحقیق خود برای یافتن کوچکترین بیت مغناطیسی از پایین به بالا آغاز کردند. هاینریش و تیم او به جای شروع از یک محیط ذخیره معلوم  و جستجوی راهی برای بهبود آن روش استاندارد که برای صنایع  با قانون مور کنترل می­شود از کوچکترین واحد ممکن یعنی یک اتم آغاز کردند و تا بدست آوردن کوچکترین بیت مغناطیسی پایدار ادامه دادند.

 

ذخیره اطلاعات در 12 اتم توسط IBM

هاینریش و شرکت IBM به معنای واقعی کلمه مجموعه­ ای از اتم­های آهن را در یک بستر مسی تا زمان دستیابی اتم­های آهن به حافظه انبوه بحرانی ساختند که دارای اتم­های کافی برای حفظ خاصیت مغناطیسی آنها بود. در دماهای پایین، این عدد 12 و در دمای اتاق این عدد حدودا 150 است که بسیار هم زیاد نیست، اما همچنان دارای یک اندازه بهتر نسبت به هر هارد درایو یا حافظه سیلیکونی (MRAM) بود.
این کار تا کنون رضایت بخش بوده است. اما محققان IBM  چگونه اتم­های منفرد را با چنین دقتی دستکاری کردند و شاید از همه مهمتر، آن­ها چگونه این 12 بیت اتم را خوانده و می­ نویسند؟ پاسخ را مانند­ بسیاری­ از شاهکارهای نانو مهندسی مدرن می تواند در یک میکروسکوپ تونل اسکن کننده (STM) یافت. STM یک دستگاه در اندازه اتاق با نوک بسیار کوچک است که می تواند با استفاده از یک جریان الکتریکی کم از ساختارها در سطح اتمی عکس گرفته، اندازه گیری کرده و آن­ها را دستکاری کند.
هاینریش می­گوید؛ نخست STM برای مرتب کردن اتم­های آهن در بستر مس که یک کار نسبتا آسان است استفاده می­شد. سپس ازSTM  استفاده می شود تا مشخص شود که آیا مقدار خاصیت مغناطیسی یک اتم معین دارای یک مقدار باینری 0 یا 1 است یا نه. این کمی سخت­تر از آن است که تصور می­شود و نیاز به استفاده­ از ضد مغناطیسم دارد. در یک هارد درایو، که از خاصیت فرومغناطیس استفاده می­شود، تمام اتمهای بیت مغناطیسی همجهت هستند، و یک میدان مغناطیسی (شمال، جنوب) ایجاد می­کنند که توسط هِد اندازه­گیری شده و به یک مقدار باینری تبدیل  می­شود. در اینجا مشکل این است که نیاز به هزاران و یا میلیون­ها اتم فرومغناطیس برای ایجاد یک میدان مغناطیسی وجود دارد که به اندازه کافی بزرگ باشد. بوسیله­ی ضد مغناطیسم، اتم­های بیت مغناطیسی بگونه­ای قرار داده می­شوند که برآیند میدان مغناطیسی برابر صفر شود. توصیف این دشوار است- که اگر فقط به عکس سمت راست توجه شود، و یا به ویدئوهای قرار داده شده در زیر نگاه کنید براحتی این موضوع را درک خواهید کرد.
برای یک بیت ضد فرومغناطیسی، اگر یک واحد اتم آهن با یک STM چرخانده شود، اتم­های دیگر نیز برای حفظ تعادل خود می چرخند. به این دلیل، با نگاه کردن به اتم بالای سمت چپ بیت مغناطیسی (با استفاده از یک ST )  می توانید فورا مقدار باینری را تعیین کنید . Voila _  یک بیت مغناطیسی 12 اتمی خواندنی و نوشتنی است.

 

ذخیره اطلاعات در 12 اتم توسط IBM

 

با این وجود، در حال حاضر چالش پیش رو، یافتن روشی برای تولید انبوه ورقه­های مسی با لایه­ هایی از اتم­های آهن که است دقیقا هم جهت هستند. به لحاظ فنی نیازی به یک STM  با اندازه اتاق برای دستکاری این بایت­ها که در اندازه اتم هستند نیست، اما  نیاز به روشی برای اتصال سیم­ها به این ساختارهای ریز وجود دارد، که فراتر از فن­آوری نیمه هادی 22 نانومتر پیشرفته کنونی است. خوشبختانه برای هاینریش، زمانی که عنوان کارتان حافظه اتمی بررسی کننده سربی باشد، لازم نیست در مورد چنین مسائل ریزی ناراحت باشید می­توانید آن­را برای حل آن به فن­آوری نانو واگذار کنید.