Исследователи из IBM и немецкого научного центра CFEL создали самое маленькое в мире магнитное устройство хранения информации. Как пишет PhysOrg.com, оно использует всего лишь 12 атомов для записи одного бита и, соответственно, способно записать один байт — основную единицу хранения информации на 96 атомах. Для сравнения: современным жестким дискам требуется более чем полмиллиарда атомов на байт. Изначальная задача — достигнуть максимальной плотности информации — была решена успешно.
Ячейка памяти, хранящая один бит, представляет собой два ряда атомов железа по шесть штук в каждом, которые в сумме имеют две возможные комбинации спинов, отвечающих значениям 0 и 1. Выстраивание ячейки производилось при помощи сканирующего туннельного микроскопа в Almaden Research Center компании IBM в Сан-Хосе, Калифорния, изменение спина осуществляется электрическим импульсом микроскопа, чтение — таким же, но более слабым. Кластер ячеек, хранящий один байт, имеет размер 4 на 16 нанометров, что в сто раз выше, чем в современных жестких дисках.
Основной проблемой повышения плотности записи информации является возрастающее влияние ячеек памяти друг на друга при уменьшении размеров. Сейчас в жестких дисках используются ферромагнитные материалы, запись на которые производится небольшим электромагнитом (рабочей головкой), выравнивающим спины у групп атомов и создающим им собственное магнитное поле. В представленной работе исследователи использовали принцип антиферромагнетизма, придавая соседним атомам противоположные спины, что делает каждую ячейку памяти магнитно нейтральной и позволяет располагать ее вплотную к соседним — на расстоянии одного нанометра.
Пока миниатюрная ячейка памяти работает при 5 градусах по Кельвину и требует дорогостоящего оборудования для использования. Однако исследователи считают, что ячейки из 200 атомов могут быть устойчивы уже при комнатной температуре.
Плотность записи информации увеличивается постоянно и неуклонно. Первый носитель двоичной информации — перфокарты применялись с начала XIX века до второй половины XX, пока их не сменили магнитные ленты и диски. Далее рост разнообразия и эффективности носителей был стремительным: стали массовыми оптические (CD, DVD, Blu-ray), магнитооптические, полупроводниковые (SRAM, DRAM, Flash) виды памяти. Но повышение плотности записи ограничено физическими пределами, приближение к которым оказывается весьма дорогостоящим. Поэтому ожидать появления в быту антиферромагнитных носителей, подобных описанному, в ближайшее время не стоит.