Atómové bity

Magnetizácia jednotlivých atómov sa najskôr odčítala priamo

Ilustrácia atómov kobaltu skenovaných magnetickým hrotom rastrovacieho tunelového mikroskopu, ktorý leží na stupňovitej platinovej podložke (modrá). V krokoch platinového substrátu sú tiež vidieť takzvané kobaltové pruhy (žlté a červené), ktoré pozostávajú zo stoviek husto zhustených atómov kobaltu. Sú magneticky stabilné a slúžia na kalibráciu čítacej hlavy (hrotu). Žlté pruhy sú zmagnetizované smerom nahor a červené pruhy nadol. Je zaujímavé, že atómy kobaltu v blízkosti prúžkov sa tiež správajú magneticky stabilne. Ich stav („0“ alebo „1“) závisí od vzdialenosti od prúžku a od jeho stavu magnetizácie (pozri šípky). © Centrum aplikovanej fyziky a kolaboratívne výskumné centrum 668, Univerzita v Hamburgu
čítať nahlas

Prvý priamy pohľad na magnetizáciu jednotlivých atómov bol dosiahnutý nemeckou žabou skupinou. Ako uvádzajú v časopise Science, zobrazujú magnetické usporiadanie jednotlivých atómov, ktoré ležia na kovovom povrchu, čím vytvárajú základ pre technológiu magnetického ukladania.

Stále rastúca miniaturizácia bežných elektronických zariadení, ako sú mobilné telefóny alebo digitálne fotoaparáty, si vyžaduje stále silnejšiu pamäť, ktorá dokáže zachytiť záplavu dát v najmenšom priestore. Preto v posledných desaťročiach došlo k dramatickému nárastu

Hustota ukladania magnetického ukladania údajov, ktorá sa dosiahla v podstate postupným znižovaním základných stavebných blokov tejto pamäte, bitov. Takéto bity sú magnetické jednotky izolované od seba navzájom, ktorých magnetizácia môže byť orientovaná smerom nahor („1“) alebo dole („0“) na ukladanie informácií. Magnetizačný stav bitu sa potom môže znovu získať pomocou vhodnej čítacej hlavy, aby sa získal prístup k informáciám.

Atómy ako úložná jednotka

Ak by niekto teraz dokázal produkovať kúsky z jednotlivých atómov, viedlo by k nesmierne vysokej hustote skladovania. Už existujú nápady používať také atómové bity, v ktorých sa objavujú kvantové mechanické vlastnosti (tzv. Qubity), na úplne nové metódy výpočtu, aby sa zvýšila rýchlosť výpočtu v takzvaných kvantových počítačoch. Najdôležitejším predpokladom pre tieto technológie je to, že magnetizačný stav takéhoto územia je dokonca možné prečítať.

Vedci Focko Meier, Lihui Zhou, Jens Wiebe a Roland Wiesendanger teraz dokázali prečítať stav magnetizácie najmenšieho mysliteľného kúska jedného magnetického atómu ležiaceho na nemagnetickom povrchu. Používali atómy kobaltu, ktoré sa nanášali na platinovú podložku. Magneticky potiahnutá špička rastrovacieho tunelového mikroskopu slúži ako čítacia hlava, pomocou ktorej sú atómy snímané bez kontaktu vo vzdialenosti niekoľkých atómových priemerov. zobraziť

Magnetizácia nie je stabilná

Predtým, ako bude možné vytvoriť pamäťové médiá pomocou takýchto štruktúr, je však potrebné prekonať hlavné výzvy. Pre magnetické ukladanie je nevyhnutné, aby sa samotná magnetizácia bitov neprepínala z "1" na "0", inak by sa informácie stratili. Bity preto musia byť pri teplote miestnosti „magneticky stabilné“.

Ako zistila výskumná skupina, neplatí to pre atómy kobaltu, ktoré študujú, a to ani pri extrémne nízkych teplotách -273 C blízko absolútnej nuly: atómy kobaltu sa štatisticky prepínajú medzi „1“ a „ 0 "a môže byť vynútený do výhodného stavu iba pomocou zvonka aplikovaného magnetického poľa. Toto je ekvivalentné vymazaniu celej pamäte, pretože potom sú všetky bity v rovnakom stave, to znamená, že obsah informácií je nula. Naopak, mnoho stoviek takýchto atómov kobaltu je už pri týchto teplotách magneticky stabilných.

Ďalšou ťažkosťou je vzájomný vplyv bitov. Je zaujímavé, že pri vyšetrovaniach v Hamburgu sa ukázalo, že magnetizačný stav susedných bitov je spojený prostredníctvom substrátu. Ak je jeden bit v stave "0", susedný bit môže byť v stave "1".

byť nútený. Tento účinok má tiež škodlivý vplyv na stabilitu pamäte. Pomocou techniky zavedenej v Hamburgu je teraz možné testovať magnetickú stabilitu a spojenie rôznych materiálových kombinácií bázy a bitov s cieľom demonštrovať koncepciu pamäte s atómovými qubits, aspoň pri nízkych teplotách.

(Competence Center Nanoanalytics, 07.04.2008 - NPO)