Новую ультравместительную память выстроили из атомов хлора

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».

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.