Varje dag, Det moderna samhället skapar mer än en miljard gigabyte med ny data. För att lagra all denna data, det blir allt viktigare att varje enskild bit tar så lite utrymme som möjligt. Ett team av forskare vid Kavli Institute of Nanoscience vid Delft University reducerade lagringen till den yttersta gränsen:De lagrade en kilobyte (8, 000 bitar) som representerar varje bit med positionen för en enda kloratom. "I teorin, denna lagringstäthet skulle tillåta alla böcker som någonsin skapats av människor att skrivas på ett enda frimärke, " säger huvudforskaren Sander Otte. De nådde en lagringstäthet på 500 terabit per kvadrattum (Tbpsi), 500 gånger bättre än den bästa kommersiella hårddisken som finns tillgänglig för närvarande.

Hans team rapporterar om denna utveckling i Naturens nanoteknik måndagen den 18 juli.

Feynman

1959, fysikern Richard Feynman utmanade sina kollegor att konstruera världen i minsta möjliga skala. I sin berömda föreläsning There's Plenty of Room at the Bottom, han spekulerade att om vi hade en plattform som tillåter oss att ordna individuella atomer i ett exakt ordnat mönster, det skulle vara möjligt att lagra en bit information per atom. För att hedra den visionära Feynman, Otte och hans team kodade en del av Feynmans föreläsning på ett område som var 100 nanometer brett.

Glidande pussel

Teamet använde ett scanning tunneling microscope (STM), som använder en vass nål för att sondera atomerna på en yta en efter en. Forskare kan använda dessa sonder för att driva runt atomerna. "Du kan jämföra det med ett glidande pussel, Otte förklarar. "Varje bit består av två positioner på en yta av kopparatomer, och en kloratom som vi kan glida fram och tillbaka mellan dessa två positioner. Om kloratomen är i topppositionen, det finns ett hål under det – vi kallar det för ett. Om hålet är i det övre läget och kloratomen är på botten, då är biten en nolla." Eftersom kloratomerna är omgivna av andra kloratomer, förutom nära hålen, de håller varandra på plats. Det är därför denna metod med hål är mycket mer stabil än metoder med lösa atomer, och mer lämplig för datalagring.

Koder

Forskarna från Delft organiserade sitt minne i block om åtta byte (64 bitar). Varje block har en markör, gjorda av samma typ av hål som rastret av kloratomer. Inspirerad av de pixlade fyrkantiga streckkoderna (QR-koder) som ofta används för att skanna biljetter till flygplan och konserter, dessa markörer fungerar som miniatyr QR-koder som bär information om den exakta platsen för blocket på kopparskiktet. Koden kommer också att indikera om ett block är skadat, till exempel, på grund av någon lokal förorening eller ett fel i ytan. Detta gör att minnet enkelt kan skalas upp till mycket stora storlekar, även om kopparytan inte är helt perfekt.

Datacenter

Det nya tillvägagångssättet erbjuder utmärkta möjligheter när det gäller stabilitet och skalbarhet. Fortfarande, denna typ av minne bör inte förväntas i datacenter snart. Otte:"I sin nuvarande form, minnet kan endast fungera under mycket rena vakuumförhållanden och vid flytande kvävetemperatur (77 K), så själva lagringen av data i atomär skala är fortfarande en bit bort. Men genom denna prestation har vi verkligen kommit ett stort steg närmare."