الذاكرة على المستوى الذري ستكون أكثر كثافة بـ 100 مرة وأكثر مقارنة بالأقراص ورقائق الذاكرة المعروفة اليوم
نجح العلماء في مختبرات أبحاث شركة IBM في كاليفورنيا لأول مرة في تقديم تقنية للتخزين المغناطيسي للمعلومات على 12 ذرة فقط.
إن عدد الذرات المطلوبة لتخزين بت واحد في تكنولوجيا IBM الجديدة أقل بكثير من ذلك المعروف اليوم، في الأقراص الصلبة والذاكرة المحمولة: تستهلك أجهزة التخزين الحالية حوالي مليون ذرة لكل بت واحد من البيانات. إن إمكانية إحداث تغييرات في الطبيعة المغناطيسية للمادة من خلال التركيز على مستوى الذرات الفردية، قد تمهد الطريق لبناء أجهزة تخزين أصغر وأسرع وأكثر اقتصادا من حيث الاستهلاك الحالي.
أصبحت تكنولوجيا ترانزستور السيليكون أرخص وأكثر كثافة وأكثر كفاءة على مر السنين. ومع ذلك، تظهر الفيزياء الأساسية أنه لن يكون من الممكن الحفاظ على معدل التصغير المعروف لنا في العقود الأخيرة على المدى الطويل: هناك حاجة إلى أساليب أساسية جديدة من أجل ضمان استمرار التطور التكنولوجي.
اعتمد علماء IBM نهجًا جديدًا تمامًا، وشرعوا في بناء أصغر وحدة لتخزين البيانات، على مستوى الذرات الفردية. تكنولوجيا التخزين التي ولدت في هذه العملية التجريبية هي أكثر كثافة 100 مرة مقارنة بما هو شائع في محركات الأقراص ورقائق الذاكرة المتطايرة التي نعرفها اليوم. إن الهياكل النانوية التي يقوم العلماء في شركة IBM ببنائها، وفي كل مرة يضعون ذرة واحدة في مكانها المخصص، تعتمد على شكل غير عادي من المغناطيسية، يُعرف باسم "المغناطيسية المضادة"، حيث تصطف صفوف من الجزيئات المغناطيسية بالتناوب في مجموعة من القطبين في اتجاهين متعاكسين.
איך זה עובד؟
إن الجزء الأساسي من المعلومات التي يمكن لجهاز الكمبيوتر فهمها هو بت واحد من البيانات (Bit). على غرار كيفية تشغيل أو إيقاف تشغيل الضوء، يمكن أن يكون لكل بت حالة واحدة فقط في وقت معين: "1" أو "0".
وحتى الآن لم يكن من المعروف ما هو أصغر عدد من الذرات اللازمة لبناء جزء واحد من الذاكرة المغناطيسية.
تُصنع المغناطيسات الحديدية من مواد مشابهة لتلك التي يُصنع منها المغناطيس الموجود في باب ثلاجة المنزل. يعتمد نشاطها المغناطيسي على التفاعل بين الذرات المتجاورة التي يقع محور دورانها (الدوران) على خط مستقيم واحد. وحتى اليوم، واجهت محاولات التقليل من مكونات الذاكرة هذه مشكلة تكامل آخر، بين الذرات الموجودة جنبًا إلى جنب، على محاور في اتجاهين متعاكسين. ومن أجل الاستفادة من مصفوفة التخزين المغناطيسية على المستوى الذري، يجب التأكد من الحفاظ على اتجاهات المحاور بشكل كامل.
استخدم العلماء في مختبر IBM مجهر المسح النفقي (STM) لوضع 12 ذرة مضادة للمغناطيسية، وتخزين جزء واحد من المعلومات عليها لساعات، عند درجة حرارة منخفضة. ويستفيد الباحثون من الاتجاهين المعاكسين لدوران الذرات الموضوعة جنبًا إلى جنب، من أجل ضغط القطع المغناطيسية بشكل أقرب من أي وقت مضى. وبهذه الطريقة، يمكن زيادة كثافة التخزين بشكل كبير - دون الإخلال بحالة البتات المجاورة.
تعليقات 7
http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/36473.wss
المقال الأصلي
يمكن لذرة واحدة أن تكون بمثابة خلية ذاكرة بمفردها، ويمكنك رؤية ذلك في مقالة هاينريش المذكورة أعلاه: فقد بدأوا بتوصيف ذرات الحديد الفردية على ركيزة من النحاس والنيتروجين والتي تحافظ على اتجاه دورانها إذا تركت لأجهزتها الخاصة. المشكلة هي أن الذرة الواحدة تتأثر بسهولة بمجال مغناطيسي خارجي: فهي تميل، مثل أي مغناطيس، إلى الاصطفاف مع المجال الخارجي. ميزة اقتران 12 ذرة بشكل مضاد للمغناطيسية الحديدية هي أن حالتها المغناطيسية الإجمالية تساوي صفرًا -> لا تكتسب الطاقة من التوافق مع مجال خارجي -> لا يهمها المجال الخارجي. يتم تحقيق الانقلاب عن طريق قلب إحدى الذرات الموجودة في الزوايا بمساعدة إبرة STM، حيث تقوم الذرة الموجودة في الزاوية بسحب الهيكل بأكمله خلفها.
وهذا لا يمهد الطريق لأي ابتكار، بل هو في الواقع محبط: إذا كانت درجة الحرارة قريبة من درجة حرارة الصفر المطلق، وفي ظل STM وفي فراغ كامل لا يمكنه سوى حشد المعلومات 100 مرة، فعندئذ يتبقى لدينا 10.5 سنة حتى لا يتم ذلك. من الممكن أن يزدحم أكثر من ذلك، وهذا أمر متفائل أيضا. عليك أن تبدأ في استخدام البعد الثالث. مرشح واحد من بين العديد: الذاكرة المجسمة.
يبدو لي أن هناك شيئًا يعتمد على اتجاه دوران الإلكترون ....
غريب، لسبب ما تذكرت أنهم تمكنوا بالفعل من إنشاء شريحة ذاكرة تعتمد على ذرة واحدة، هل كنت مخطئًا؟
كاشف. أعتقد أنهم يقصدون البرد أقرب إلى الصفر المطلق
لذا فإن كل ما يحتاجه المستخدم المنزلي العادي هو مجهر STM داخل غرفة باردة قوية.
يبدو وكأنه شيء يمكنك الذهاب إلى السوق به 🙂