Atomu biti skatā

Atsevišķu atomu magnetizēšana vispirms tiek nolasīta tieši

Kobalta atomu ilustrācija, kas skenēta ar skenējošā tuneļa mikroskopa magnētisko galu, kas atrodas uz pakāpiena platīna atbalsta (zils). Uz platīna substrāta pakāpieniem var redzēt arī tā saucamās kobalta svītras (dzeltenās un sarkanās), kas sastāv no simtiem blīvi iesaiņotu kobalta atomu. Tie ir magnētiski stabili un kalpo lasāmās galviņas (galiņa) kalibrēšanai. Dzeltenās svītras tiek magnetizētas uz augšu, bet sarkanās - uz leju. Interesanti, ka kobalta atomi, kas atrodas tuvu svītrām, izturējas arī magnētiski stabili. To stāvoklis ("0" vai "1") ir atkarīgs no attāluma līdz sloksnei un no tā magnetizācijas stāvokļa (sk. Bultiņas). © Lietišķās fizikas institūts un sadarbības pētījumu centrs 668, Hamburgas universitāte
lasīt skaļi

Pirmo tiešo “skatu” uz atsevišķu atomu magnetizāciju tagad ir sasniegusi vācu varžu grupa. Kā viņi ziņo žurnālā "Science", viņi attēlo atsevišķu atomu magnētisko izlīdzinājumu, kas atrodas uz metāliskas virsmas, tādējādi radot pamatu magnētiskās uzglabāšanas tehnoloģijai.

Mūsdienu parasto elektronisko ierīču, piemēram, mobilo tālruņu vai digitālo fotokameru, arvien pieaugošajai miniaturizācijai ir nepieciešama arvien jaudīgāka atmiņa, kas var uztvert datu plūdus vismazākajā telpā. Tāpēc pēdējās desmitgadēs ir dramatiski palielinājies

Magnētisko datu glabāšanas krātuves blīvums, kas galvenokārt tika sasniegts, nepārtraukti samazinot šādas atmiņas pamata celtniecības blokus - bitus. Šādi biti ir magnētiskas vienības, kas ir izolētas viena no otras un kuru magnetizāciju var orientēt uz augšu ("1") vai uz leju ("0"), lai saglabātu informāciju. Pēc tam bita magnetizācijas stāvokli var nolasīt atkārtoti, izmantojot piemērotu nolasīšanas galviņu, lai piekļūtu informācijai.

Atomi kā uzglabāšanas vienība

Ja tagad kāds varētu ražot bitus no atsevišķiem atomiem, tad rastos ārkārtīgi augsts uzglabāšanas blīvums. Jau ir idejas izmantot šādus atomu bitus, kuros atklājas kvantu mehāniskās īpašības (tā saucamās kvītis), pilnīgi jaunām aprēķināšanas metodēm, lai palielinātu skaitļošanas ātrumu tā dēvētajos kvantu datoros. Vissvarīgākais priekšnoteikums šādām tehnoloģijām ir tāds, ka pat var nolasīt šādas kvadrāta magnetizācijas stāvokli.

Zinātniekiem Focko Meier, Lihui Zhou, Jens Wiebe un Roland Wiesendanger tagad ir izdevies nolasīt viena magnētiskā atoma mazākā iespējamā bita magnetizācijas stāvokli, kas atrodas uz nemagnētiskas virsmas. Viņi izmantoja kobalta atomus, kas tika uzklāti uz platīna paliktņa. Skenējošā tunelēšanas mikroskopa magnētiski pārklātais gals kalpo par lasīšanas galviņu, ar kuras palīdzību atomi tiek noskenēti bez saskares dažu atomu diametru attālumā. displejs

Magnetizācija nav stabila

Tomēr, pirms funkcionējošus datu nesējus var izveidot, izmantojot šādas struktūras, joprojām ir jāpārvar galvenās problēmas. Magnētiskai glabāšanai ir svarīgi, lai bitu magnetizācija pati par sevi nemainītos no "1" uz "0", pretējā gadījumā informācija tiktu zaudēta. Tāpēc bitiem jābūt "magnētiski stabiliem" istabas temperatūrā.

Kā atzīmēja pētījumu grupa, tas neattiecas uz viņu pētītajiem kobalta atomiem pat ārkārtīgi zemā temperatūrā -273 ° C pie absolūtās nulles: kobalta atomi statistiski pārslēdzas starp "1" un " 0 ", un vēlamajā stāvoklī to var iespiest tikai ar ārēji piemērota magnētiskā lauka palīdzību. Tas ir līdzvērtīgs visas atmiņas notīrīšanai, jo tad visi biti ir tādā pašā stāvoklī, tas ir, informācijas saturs ir nulle. Turpretī simtiem šādu kobalta atomu šajās temperatūrās jau ir magnētiski stabili.

Vēl viena grūtība slēpjas bitu savstarpējā ietekmē. Interesanti, ka pētījumos Hamburgā tika parādīts, ka blakus esošo bitu magnetizācijas stāvoklis ir savienots caur substrātu. Ja viens bits ir "0" stāvoklī, blakus esošais bits var būt "1" stāvoklī.

būt piespiestam. Šis efekts arī nelabvēlīgi ietekmē atmiņas stabilitāti. Ar Hamburgā izveidotās tehnikas palīdzību dažādas pamatnes un bitu materiālu kombinācijas tagad var pārbaudīt attiecībā uz magnētisko stabilitāti un savienojumu, lai vismaz zemā temperatūrā parādītu atmiņas jēdzienu ar atomu kvadrātiem.

(Kompetences centrs Nanoanalītika, 07.04.2008. - NPO)