Найден способ в разы увеличить емкость жестких дисков

Техника
мобильная версия
, Текст: Валерия Шмырова

Швейцарские ученые нашли материалы, подходящие для создания одноатомного накопителя данных. Ими оказались атомы гольмия, способные сохранять неизменным собственное магнитное поле при воздействии сильного внешнего поля и при нагревании. Таким образом была доказана практическая возможность создания сверхплотных одноатомных хранилищ.


Прорыв в хранении данных

Исследователи из Швейцарии смогли добиться плотности записи данных на накопитель в один атом, и сохранить при этом атомы в достаточно стабильном состоянии, чтобы информация не терялась. Предполагается, что это поможет решить проблему хранения данных, с которой не справляются традиционные накопители, поскольку ежедневно для записи новой информации в мире требуются хранилища объемом 15 млн ГБ.

Исследование было проведено сотрудниками Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL). Его результаты были представлены в журнале Physical Review Letters.

Суть прорыва

Накопители, основанные на одноатомных магнитах, состоят из одиночных атомов, адсорбированных на поверхности, причем каждый атом может хранить бит информации. Для записи и считывания этой информации применяется квантовый механизм. Атомы достаточно малы, чтобы их можно было упаковать в хранилище очень большой плотности по сравнению с использующимися сегодня технологиями.

Успешно реализовать одноатомный накопитель мешает остаточная намагниченность, под влиянием которой атомы меняют свое магнитное состояние при изменении температуры или находясь в зоне действия постороннего магнитного поля. Это приводит к потере данных, записанных в атоме. Суть открытия ученых из EPFL как раз и заключается в том, что они смогли добиться стабильность атомов, подобрав для этого соответствующие материалы.

Слева: одиночный атом-магнит в туннельном микроскопе; справа: вспомогательные атомы кобальта на подложке

По словам Фабиана Наттерера (Fabian Natterer), основного автора статьи, сделанное открытие должно запустить цепочку исследований, которые станут «последним кусочком пазла» в создании атомного накопителя информации.

Технические особенности

Да записи данных использовались атомы гольмия (Ho, 67 элемент периодической системы), которые выступали непосредственными носителями информации, в комбинации со вспомогательными атомами кобальта. Атомы были помещены на подложку из оксида магния. Полученный накопитель ученые нагревали и подвергали воздействию сильного магнитного поля, одновременно наблюдая, не меняют ли атомы состояние, через сканирующий туннельный микроскоп.

Выяснилось, что атомы гольмия остаются в стабильном намагниченном состоянии при воздействии постороннего поля силой до 8 тесла. Магниты примерно такой силы используется, например, в Большом адронном коллайдере. Коэрцитивность атомов гольмия, то есть их способность сохранять неизменным собственное магнитное поле под воздействием внешнего поля, авторы исследования назвали «рекордной».

При этом атомы гольмия можно нагревать до 35 кельвинов, то есть −233,15 градусов по Цельсию, без риска потерять информацию. Профильный ресурс AZoQuantum называет эту температуру «сауной» для одиночных атомов. Однако при дальнейшем нагреве до 45 кельвинов атомы гольмия поддаются воздействию внешнего магнитного поля, и данные теряются. Напомним, что использование квантового механизма чтения и записи требует очень низких температур.

По словам Наттерера, теперь ученым предстоит решить «трилемму» магнитной записи данных, которая состоит из проблем стабильности, собственно записи и подавления шумов.