Корпорация IBM разработала способ хранения информации, который в будущем, возможно, позволит записывать огромные объемы данных на очень небольшой площади накопителя. Речь идет о плотности записи 1 бит к 1 атому. Для того, чтобы понять суть достижения, достаточно сказать, что сейчас плотность записи информации на жестком диске составляет 1 бит к 100 тысячам атомов.
Если же удастся реализовать на практике достижение IBM, то на носителе размером с кредитку можно будет сохранить, например, всю коллекцию музыки iTunes, а это около 35 миллионов музыкальных композиций. Для записи такой плотности ученые решили использовать атомы редкоземельного металла гольмия из группы лантаноидов.
Атомы этого металла расположили на подложке из оксида магния. Гольмий сохраняет магнитные полюса атомов своей кристаллической решетки даже в присутствии сторонних магнитов. Для записи 1 бита используется сверхтонкая игла, которая генерирует электрический ток, меняя ориентацию атома. Главная проблема кроется в том, чтобы точно изменять магнитные центры атомов. Кроме того, кроме записи информации, ее еще требуется как-то и считать.
Специалисты IBM Almaden Research Center воспользовались сканирующим туннельным микроскопом, пропуская с его помощью электрические импульсы. Каждый такой импульс меняет местами магнитные полюса атома. Это соответствует 0 или 1. Стоит отметить, что эффект сохранения индивидуальной намагниченности проявляется у атомов гольмия лишь на подложке из оксида магния.
А вот считывание состояние атомов металла производится при помощи эффекта туннельного магнетосопротивления. Этот процесс происходит при размещении атома железа на расстоянии одного нанометра от атома гольмия. После этого происходит так называемый электронный парамагнитный резонанс электронного спина с регистрацией магнитного состояния атома гольмия. То есть можно говорить о считывании информации.
Специальный сенсор был разработан IBM около года назад. Он относится к классу сенсоров резонанса электронного спина. При определенных значениях частоты и напряженности магнитного поля неспаренный электрон в атоме редкоземельного металла теряет термодинамическое равновесие. Момент выхода и фиксируется сенсором. Сенсор позволяет считывать магнитное состояния атома носителя.
В эксперименте, посвященном проверке нового способа записи и считывания информации ученым удалось считать состояние двух атомов гольмия. Если бы ученым удалось реализовать все возможности этого способа работы с информацией, то всего в одном грамме гольмия можно было бы сохранить около 456 эксабайт данных.
К сожалению, это способ пока очень сложно реализовать на практике, поскольку требуется как охлаждаемый жидким азотом туннельный электронный микроскоп, так и вакуум. Тем не менее, это только начальный этап исследований. И, как это часто происходит, в будущем способ может быть доработан, дополнен новыми технологиями и реализован.
Автор: IBM
