Новую ультравместительную память выстроили из атомов хлора

Нанотехнологи смогли закодировать лекцию Ричарда Фейнмана атомами хлора на медной пластинке.

Нанотехнологи смогли закодировать лекцию Ричарда Фейнмана атомами хлора на медной пластинке.
Фото Ottelab/TU Delft.

Расшифровка данных новой системы кодирования.

Расшифровка данных новой системы кодирования.
Фото Ottelab/TU Delft.

Нанотехнологи смогли закодировать лекцию Ричарда Фейнмана атомами хлора на медной пластинке.
Расшифровка данных новой системы кодирования.
Идея 1959 года по созданию технологии хранения информации, основанной на положении отдельных атомов, была воплощена в жизнь. Разработчикам удалось превысить плотность хранения самых лучших современных жёстких дисков в 500 раз.

Современное общество ежедневно создаёт более миллиарда гигабайтов новых данных. И этот показатель стремительно прогрессирует. Нетрудно догадаться, что существующие способы хранения информации, даже самые ультрасовременные, имеют свои пределы, поэтому учёные беспрестанно ищут способ раздвинуть существующие границы в этой области как можно дальше.

Ещё в 1959 году американский физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман прочитал знаменитую лекцию под названием "Там внизу полно места" (Plenty of Room at the Bottom), в которой рассмотрел проблему компактного хранения информации. Он предположил, что при наличии платформы, которая позволит организовать отдельные атомы в строгом порядке, каждый из них сможет служить единицей информации. Он был уверен, что устройства, в основе работы которых будет лежать этот принцип, станут невероятно компактными и ёмкими, и возможности их будут чрезвычайно широки.

Именно эту идею и подхватила команда голландских исследователей из Института нанонаук Кавли (Kavli Institute of Nanoscience) в Делфте и их коллеги из Международной иберийской лаборатории нанотехнологий (INL).

Традиционно для записи и последующего хранения информации используются носители, в которых на подложках располагаются либо зёрна магнитного материала, либо отверстия. Поэтому один из способов сделать носители более компактными – это уменьшить до предела эти структурные элементы.

Для решения этой задачи учёные буквально выстроили килобайт памяти из атомов хлора на медной подложке размером 96 на 126 нанометров, что примерно в 800 раз меньше, чем толщина человеческого волоса. Сделали они это с помощью сканирующего туннельного микроскопа с тончайшей иглой, которая позволила проводить подобные манипуляции.

Каждый атом хлора имеет две возможные позиции – одна под другой. Это и есть аналог бита или единицы хранения информации в данной модели. "Атом хлора можно переместить из одного положения в другое, — рассказывает ведущий автор исследования Сандер Отте (Sander Otte) в пресс-релизе института. – Если он находится в верхнем положении, то под ним имеется пустота, и бит принимается равным единице, а в обратной ситуации, когда отверстие расположено сверху, мы имеем ноль".

Расшифровка данных новой системы кодирования.

Другими словами, перед нами всё та же привычная двоичная система кодирования, но очень плотно упакованная. Разработчикам удалось достичь плотности хранения в 500 терабит на квадратный дюйм, что в 500 раз больше, чем у самого лучшего на сегодняшний день жёсткого диска.

Как сообщается в статье, опубликованной авторами в издании Nature Nanotechnology, их память организована блоками из восьми байтов, в каждом из которых по 64 бита. Каждый из этих блоков содержит своеобразный узор (маркер) из атомов хлора.

Они очень похожи на двухмерные штрих-коды (QR-коды), которые всё чаще можно встретить в нашей повседневной жизни, например на электронных билетах. Эти миниатюрные QR-коды несут информацию о точном местонахождении каждого блока на слое меди. По рисунку можно будет также понять, был ли блок повреждён, например, в случае локального загрязнения или ошибки записи.

Для первой записи на свой носитель исследователи выбрали текст той самой памятной лекции Ричарда Фейнмана в качестве своеобразной дани его вкладу в разработку этого направления.

Добавим, что новый подход предлагает прекрасные перспективы для хранения информации, но на данном этапе до его практического применения ещё далеко. В своём нынешнем виде такая память может работать только в очень чистых условиях в вакууме и при температуре жидкого азота, то есть при минус 196 градусах по Цельсию. Но и это уже очень большой шаг в заданном выдающимся физиком направлении.