Under de senaste åren, byggstenarna för lagringsmedia har blivit allt mindre. Men ytterligare miniatyrisering av den nuvarande tekniken hindras av grundläggande gränser för kvantmekanik. Ett nytt tillvägagångssätt består i att använda så kallade spin-crossover-molekyler som minsta möjliga lagringsenhet. Liknar vanliga hårddiskar, dessa speciella molekyler kan spara information via sitt magnetiska tillstånd. Att göra så, de måste placeras på ytor utan att skada deras förmåga att spara informationen.

Ett forskargrupp från Kiel University har nu inte bara framgångsrikt placerat en ny klass av spin-crossover-molekyler på en yta, de har också använt interaktioner som tidigare ansågs vara obstruktiv för att förbättra molekylens lagringskapacitet. Lagringstätheten för konventionella hårddiskar kan därför teoretiskt ökas med mer än 100 gånger, och databärare kan göras betydligt mindre. Forskarna har publicerat sina fynd i Nano bokstäver .

Skillnaden mellan två möjligheter är den minsta information som en dator kan spara. bitar, som den minsta elektroniska lagringsenheten, är de grundläggande byggstenarna för all information som lagras på hårddiskar. De presenteras som en sekvens av nollor och enor. Under de senaste åren, lagringsmedier har blivit allt mindre medan deras kapacitet att lagra information har ökat. En bit på en hårddisk kräver nu bara ett utrymme på cirka 10 gånger 10 nanometer. Detta är fortfarande för stort för miniatyriserande komponenter, dock.

"Tekniken som för närvarande används för att lagra data på hårddiskar når nu de grundläggande gränserna för kvantmekanik på grund av bitens storlek. Den kan inte bli mindre, ur dagens perspektiv, "säger Torben Jasper-Tönnies, doktorand i professor Richard Berndts arbetsgrupp vid Kiel University's Institute of Experimental and Applied Physics. Han och hans kollegor använde en enda molekyl för att koda lite för att visa en princip som kan möjliggöra ännu mindre hårddiskar med mer lagring i framtiden. "Vår molekyl är bara en kvadrat nanometer stor. Även med detta ensam, lite kan kodas i ett område som är 100 gånger mindre än vad som för närvarande krävs, "säger Dr Manuel Gruber. Detta skulle vara ytterligare ett steg mot att flytta gränserna för kvantfysik inom lagringsteknik.

Molekylen som forskargruppen använde kan anta två olika magnetiska tillstånd, och när den är fäst på en speciell yta, det kan också ändra dess anslutning till ytan. Det kan sedan växlas mellan ett högt och lågt magnetiskt tillstånd, och vände 45 grader. "När den överförs till lagringsteknik, vi skulle kunna skildra information om tre stater - de är 0, 1 och 2, "förklarade Jasper-Tönnies." Som lagringsenhet, vi skulle inte ha lite, vi skulle ha en "trit". Binär kod skulle bli trinär kod. "

Utmaningen för forskarna var att hitta en lämplig molekyl och en lämplig yta, samt att använda rätt metod för att ansluta de två på ett sätt som fortfarande skulle tillåta dem att fungera. "Magnetiska molekyler, så kallade spin-crossover-molekyler, är mycket känsliga och lätt skadade. Vi behövde hitta ett sätt att fast fästa molekylen på ytan utan att påverka dess omkopplingsförmåga, "förklarade Gruber.

Deras experiment gav slutligen resultat:Kemister från professor Felix Tuczeks arbetsgrupp vid Institutet för oorganisk kemi syntetiserade en magnetisk molekyl av en speciell klass (en så kallad Fe (III) spin-crossover-molekyl). Fysiker Jasper-Tönnies, Gruber och Sujoy Karan kunde avsätta denna molekyl på en kopparnitridyta genom förångning. Använda el, det kan växlas mellan olika spinntillstånd, och även mellan två olika riktningar (i det så kallade low-spin-tillståndet). Den fina spetsen på ett skanningstunnelmikroskop (STM) fungerar som hårddiskens läs- och skrivhuvud i deras experiment. Det gör att molekylen inte bara kan "skrivas" som ett lagringsmedium, men också att "läsas" med el.

Innan dessa molekyler kan användas som datalagring på industriell nivå, ytterligare utredning måste göras. Verkligen, beviset på principen demonstreras med skrymmande utrustning, och ytterligare arbete krävs för att integrera ett sådant molekylärt minne på ett litet chip.