IBM almacena datos binarios en solo 12 átomos

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IBM Research ha almacenado con éxito un bit magnético de datos con solo 12 átomos de hierro y un byte completo de datos en 96 átomos. Esto representa una densidad de almacenamiento que es al menos 100 veces más densa que los discos de disco duro más grandes o los chips de memoria flash.

El equipo, dirigido por Andreas Heinrich de IBM Research Almaden (California), comenzó su búsqueda del bit magnético más pequeño de abajo hacia arriba. En lugar de comenzar con un medio de almacenamiento conocido y buscar una manera de mejorarlo, el enfoque estándar para las industrias regidas por la ley de Moore, Heinrich y su equipo comenzaron desde la unidad más pequeña posible, un átomo, y se abrieron camino hasta la más pequeña, Se logró un bit magnético estable.

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Heinrich & Co. literalmente construyó una serie de átomos de hierro sobre un sustrato de cobre, uno a la vez, hasta que los átomos de hierro alcanzaron la “masa de almacenamiento crítica”, suficientes átomos para retener de manera estable su magnetismo. A bajas temperaturas, este número es 12; a temperatura ambiente, el número es de alrededor de 150; no es tan impresionante, pero sigue siendo un orden de magnitud mejor que cualquier disco duro o silicio existente (MRAM) solución de almacenamiento.

Hasta aquí todo bien. Pero cómo ¿Manipularon los investigadores de IBM átomos individuales con tanta precisión y, quizás lo que es más importante, cómo leyeron y escribieron estos bits de 12 átomos? La respuesta, como con muchos hazañas modernas de nanoingeniería, es un microscopio de efecto túnel (STM). Un STM es un dispositivo del tamaño de una habitación con una punta muy, muy pequeña que puede obtener imágenes, medir y manipular estructuras a nivel atómico utilizando una pequeña corriente eléctrica.

Antiferromagnetismo utilizado para almacenar un bit binarioPrimero, el STM se usa para organizar los átomos de hierro en el sustrato de cobre, una tarea relativamente fácil, nos dice Heinrich. Luego, el STM se usa para medir el magnetismo de un átomo dado para ver si el bit magnético tiene un valor binario de 0 o 1. Esto es un poco más complicado de lo que parece y requiere el uso de antiferromagnetismo. En un disco duro, que utiliza ferromagnetismo, cada átomo de un bit magnético se orienta en la misma dirección, creando un campo magnético ('norte', 'sur') que es medido por la cabeza y convertido en un valor binario. El problema con esto es que se necesitan miles o millones de átomos ferromagnéticos para crear un campo magnético lo suficientemente grande. Con el antiferromagnetismo, los átomos de un bit magnético se alinean de tal manera que la suma del campo magnético es cero. Esto es difícil de describir; es más fácil si solo mira la imagen de la derecha o mira el video incrustado a continuación.

Con un bit antiferromagnético, si voltea un solo átomo de hierro con un STM, todos los demás átomos cambian para mantener el equilibrio. Debido a esto, mira el átomo superior izquierdo del bit magnético (usando un ST) y calcula instantáneamente el valor binario. Voila: un bit magnético de 12 átomos que puedes leer y escribir.

Sin embargo, el desafío ahora es encontrar una forma de producir láminas de cobre en masa con matrices de átomos de hierro alineados con precisión. Técnicamente, no necesitaría un STM del tamaño de una habitación para manipular estos bytes del tamaño de un átomo, pero tendríamos que encontrar una forma de conectar cables a estas estructuras diminutas, que están mucho más allá tecnología de semiconductores de 22 nm de última generación. Afortunadamente para Heinrich, cuando su puesto de trabajo es Investigador principal de Atómico Almacenamiento, no tienes que preocuparte por tales minucias, puedes dejar eso a los tontos nanotecnología lacayos para resolver.

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