أصغر قرص صلب في العالم

وأشاد الباحثون بريتشارد فاينمان الذي قال في الخمسينيات من القرن الماضي إنه إذا تمكنا من إنشاء نظام يسمح لنا بترتيب الذرات الفردية بنمط منظم للغاية، فسيكون من الممكن تخزين وحدة من المعلومات في كل من هذه الذرات

[ترجمة د.نحماني موشيه]
تمكن فريق من العلماء من جامعة دلفت في هولندا من تطوير وحدة ذرية لتخزين المعلومات الرقمية بحجم أكبر بـ 500 مرة من أفضل محرك أقراص ثابتة.

كل يوم، يولد المجتمع البشري أكثر من مليار غيغابايت من المعلومات الجديدة. من أجل تخزين كل هذه المعلومات، من المهم بشكل متزايد أن يتم طلب كل بت في أقل مساحة ممكنة. تمكن فريق من العلماء من جامعة دلفت في هولندا من الوصول بهذا التخفيض إلى الحد الأقصى: حيث قاموا بإنشاء وحدة ذاكرة بحجم 1 كيلوبت ممثلة بموقع ذرة الكلور الواحدة. وقال الباحث الرئيسي ساندر أوتي: "من الناحية النظرية، فإن حجم التخزين هذا سيجعل من الممكن الحفاظ على جميع الكتب المكتوبة على طابع بريدي واحد". وحقق الباحثون سعة تخزينية تبلغ 500 تيرابايت لكل 6 سم، وهو مستوى أعلى بـ 500 مرة من السعة التخزينية لأفضل محرك أقراص ثابت تجاري متوفر اليوم. وقد نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Nanotechnology.

ريتشارد فاينمان

في عام 1959، تحدى الفيزيائي ريتشارد فاينمان زملائه الباحثين لصياغة نموذج للعالم على أصغر نطاق. خلال محاضرته الشهيرة، توقع أنه إذا تمكنا من إنشاء نظام يسمح لنا بترتيب الذرات الفردية في نمط منظم للغاية، فسيكون من الممكن تخزين وحدة من المعلومات في كل من هذه الذرات. تقديرًا لرؤية فاينمان، تمكن الفريق من تشفير جزء من محاضرته على سطح 100 نانومتر.

استخدم الباحثون مجهر المسح النفقي الذي يساعده مقياس مصنوع من إبرة صغيرة ورفيعة للغاية في مسح الذرات التي تشكل سطح ركيزة محددة، ذرة بذرة. وبمساعدة هذا المجهر، لا يتمكن العلماء من رؤية الذرات الفردية فحسب، بل يمكنهم أيضًا استخدام إبرة لنقلها من نقطة إلى أخرى. يوضح الباحث الرئيسي: "يمكن محاكاة العملية لتحريك أجزاء من المرفق". "تتكون كل وحدة معلومات من موقعين على سطح ذرات النحاس، وذرة كلور واحدة يمكننا تحريكها ذهابا وإيابا بين هذين الموقعين. إذا كانت ذرة الكلور في الموضع العلوي، يتكون ثقب أسفلها – نسمي هذه الحالة 1. وإذا تشكل الثقب في الموضع العلوي بحيث تكون ذرة الكلور في الموضع السفلي، نسمي هذه الحالة 0. وتحاط ذرات الكلور بذرات كلور أخرى، إلا بالقرب من الثقوب، فإنها تملأ إحداهما المكان المفقود من الأخرى. ولهذا السبب فإن هذه الطريقة، التي تسترشد بمجموعة من الثقوب، تكون أكثر استقرارًا من الطرق المعتمدة على مجموعة من الذرات السائبة، وبالتالي فهي أكثر ملاءمة لتخزين المعلومات. قام الباحثون بتنظيم وحدات الذاكرة الخاصة بهم في مجموعات من 8 بتات (64 بت). تحتوي كل واحدة منها على علامة تتكون من نفس نوع "الثقوب" مثل ذرات الكلور الأخرى. مستوحاة من رمز QR الشريطي ثنائي الأبعاد الذي يُستخدم غالبًا لمسح تذاكر الطيران وتذاكر الحفلات الموسيقية، تعمل هذه العلامات مثل رموز QR المصغرة التي تخزن معلومات حول الموقع الدقيق لمجموعة ذرات الكلور على الطبقة النحاسية. يمكن أن يشير الرمز أيضًا إلى حالة تلف المجموعة، على سبيل المثال، بسبب تلوث محلي معين أو خلل في بنية السطح. ستجعل هذه الميزة من الممكن توسيع نطاق وحدة الذاكرة بسهولة إلى أحجام أكبر بكثير، حتى لو لم يكن السطح النحاسي مثاليًا.

ويقدم النهج الجديد إمكانات كبيرة من حيث الاستقرار وقابلية التوسع. ومع ذلك، فمن غير المتوقع أن يظهر هذا النوع من الذاكرة في الأسواق في المستقبل القريب. يوضح الباحث: "في الوقت الحالي، لا يمكن للذاكرة أن تعمل إلا في ظل ظروف فراغ نظيفة جدًا وعند درجة الحرارة التي يصل إليها النيتروجين السائل، لذا فإن التخزين العملي للبيانات في شكل مصفوفة ذرية لا يزال بعيدًا جدًا عن المنال. وفي الوقت نفسه، فإن هذا الإنجاز بالتأكيد يدفعنا خطوة كبيرة في هذا الاتجاه".

ملخص المقال

فيديو

أخبار الدراسة