Νέο είδος μνήμης θυμάται σε επίπεδο ατόμου. Smallest hard disk to date writes information atom by atom

Η κατασκευή - η μεγαλύτερη που έχει δημιουργηθεί σε ατομική κλίμακα - ξεπερνά κατά πολύ σε χωρητικότητα τους καλύτερους δίσκους. Άτομα χλωρίου (σκούρες κουκκίδες) διατάσσονται πάνω σε πλέγματα και αποθηκεύουν τις πληροφορίες στις αλληλουχίες τους. STM scan (96 nm wide, 126 nm tall) of the 1 kB memory, written to a section of 'On the Origin of Species' by Charles Darwin (without text markup). Credit: Ottelab/TUDelft

Αν ήταν μεγάλο όσο το κεφάλι μιας πινέζας, θα μπορούσε να αποθηκεύσει τα WikiLeaks και τα Panama Papers και να περισσέψει και χώρος. Είναι μια μνήμη υψηλής πυκνότητας, στην οποία τα δεδομένα εγγράφονται και διαβάζονται άτομο προς άτομο.

«Είναι μακράν η μεγαλύτερη συναρμολογούμενη κατασκευή που έχει δημιουργηθεί ποτέ σε ατομική κλίμακα, και ξεπερνά σε χωρητικότητα τους καλύτερους σκληρούς δίσκους κατά πολλές τάξεις μεγέθους» υπερηφανεύεται στο δικτυακό τόπο του Nature ο Ζάντερ Ότε του Πανεπιστημίου της Ντελφτ στην Ολλανδία, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Με «όπλο» το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης

Explanation of the bit logic and the atomic markers. Credit: Ottelab/TUDelft

Ο Ότε και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν μια τεχνική που αναπτύχθηκε από την IBM τη δεκαετία του 1990 για τον προσεκτικό χειρισμό ατόμων. Η τεχνική βασίζεται στο λεγόμενο μικροσκόπιο ατομικής δύναμης, το οποίο φέρει στην άκρη του μια ακίδα που αλληλεπιδρά με τα άτομα και μπορεί να τα σπρώχνει στην επιθυμητή θέση.

Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές πήραν μια πλάκα χαλκού και τοποθέτησαν πάνω της άτομα χλωρίου έτσι ώστε να σχηματίζουν πίνακες με σειρές και στήλες. Στους πίνακες αυτούς, ορισμένες θέσεις ήταν κατειλημμένες από άτομα χλωρίου, ενώ άλλες έμειναν κενές. Κάθε σειρά σε κάθε πίνακα αντιστοιχεί με ένα byte πληροφορίας, ίσο με οκτώ bit.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν την ακίδα για να μετακινήσουν τα άτομα χλωρίου στους πίνακες και να σχηματίσουν αλληλουχίες από συμπληρωμένες και κενές θέσεις, αντίστοιχες με τις αλληλουχίες των «0» και των «1» στην ψηφιακή πληροφορία. Το ίδιο μικροσκόπιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια για να διαβάσει ή να αλλάξει τα δεδομένα.

Η μνήμη, η οποία παρουσιάζεται στο Nature Nanotechnology, έχει πολύ μικρή χωρητικότητα, μόλις 1 kilobyte. 

STM scan (96 nm wide, 126 nm tall) of the 1 kB memory, written to a section of 'There is plenty of room at the bottom' by Richard Feynman (with text markup). Credit: Ottelab/TUDelft

Ακόμα κι έτσι, οι ερευνητές κατάφεραν να στριμώξουν μέσα της διάφορα μικρά κείμενα, συμπεριλαμβανομένων 160 λέξεων από μια διάσημη διάλεξη που έδωσε το 1960 ο αμερικανός φυσικός Ρίτσαρντ Φάινμαν, στην οποία προέβλεψε την άνοδο της νανοτεχνολογίας.

Εκατοντάδες terabyte σε έναν κόκκο ρυζιού

An animation explaining the mechanism of storing information in the positions of individual atoms, used by Delft scientists to store one kilobyte of data on an area 100 nm x 100 nm in size. Animation made by Stijlbende.

Αν η συσκευή είχε επιφάνεια ενός τετραγωνικού εκατοστού, θα μπορούσε να αποθηκεύσει 10 terabyte δεδομένων, ενώ αν τα πλέγματα σχεδιάζονταν σε τρεις διαστάσεις θα μπορούσε κανείς να χωρέσει εκατοντάδες terabyte σε έναν κόκκο ρυζιού. Συγκριτικά, τα αχανή αρχεία Panama Papers, τα οποία διέρρευσαν από νομική εταιρεία και περιέχουν πληροφορίες για καταθέσεις σε φορολογικούς παραδείσους, είχαν όγκο 2,6 terabyte.

Αυτό θα ήταν καλή ιδέα αν ήθελε κανείς να αποθηκεύσει όλα τα δεδομένα της ανθρωπότητας ως παρακαταθήκη για το απώτερο μέλλον.

Πρακτικά, όμως, η νέα μνήμη είναι απίθανο να χρησιμοποιηθεί ποτέ ευρέως, τουλάχιστον ως έχει: το σύστημα λειτουργεί με υγρό άζωτο στους -196 βαθμούς Κελσίου, ενώ για την εγγραφή και την ανάγνωση λίγων byte δεδομένων απαιτούνται ολόκληρες ώρες.