پژوهشگران امکان ذخیره‌ سازی اطلاعات در مقیاس اتمی را فراهم کردند

دانشمندان هلندی با اعمال تغییراتی در تک تک اتم‌های کلر به منظور ذخیره‌ی یک کیلوبایت داده در آنچه که با عنوان "کوچکترین دیسک سخت" جهان شناخته می‌شود، موفق به نوشتن داده در کوچک‌ترین مقیاس کنونی شده‌اند.

این دانشمندان در پژوهش خود از ریچارد فاینمن، فیزیکدان مشهوری که در سال ۱۹۵۹ سازمان‌دهی اتم‌ها جهت ذخیره‌ی اطلاعات بر روی آنها را پیش‌بینی کرده بود، الهام گرفته‌اند. بر همین اساس پژوهشگران در واقع بخشی از سخنرانی فاینمن در این ارتباط را در داخل حافظه‌ی اتمی خود کدگذاری کرده‌اند.

با توجه به گفته‌های اعضای گروه از موسسه‌ی علوم نانو کاولی در دانشگاه دلفت، نوشتن داده‌ها در این مقیاس فوق‌العاده کوچک (۱ کیلوبایت داده در فضایی با ابعاد ۹۶ در ۱۲۶ نانومتر ذخیره شده است)، امکان ذخیره‌سازی با تراکم ۵۰۰ ترابیت در هر اینچ مربع (۹.۶۸ ترابایت در هر سانتی‌متر مربع) را فراهم می‌کند، که ۵۰۰ برابر بهتر از قابلیت‌های بهترین دیسک‌های سخت کنونی است.

پژوهشگر ارشد، ساندر اوته می‌گوید:

از لحاظ نظری، این تراکم ذخیره‌سازی امکان ذخیره‌ی تمام کتاب‌های تاریخ بشریت را بر روی تمبر پستی فراهم می‌کند.

پژوهشگران برای ساخت مکانیزم رکوردشکن خود از یک میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) استفاده کرده‌اند، ابزاری که دانشمندان را قادر به تصویربرداری و اعمال تغییر بر روی مواد در سطح اتمی می‌سازد. با پراب، آنها قادر به طبقه‌بندی و سازماندهی فیزیکی اتم‌های کلر بر روی یک صفحه‌ی مسی و حرکت دادن تک تک آن‌ها برای ساخت بلوک‌هایی از حافظه‌ی ۶۴ بیتی شده‌اند، این بلوک‌ها در الگوهای باینری کدگذاری شده و عملکردی شبیه‌ به کدهای QR مینیاتوری دارند.

در تصویر زیر اسکن (STM ۹۶ نانومتر عرض، ۱۲۶ نانومتر طول) از یک حافظه‌ی ۱ کیلوبایتی را مشاهده می‌کنید که بخشی از سخنرانی ریچارد فاینمن بر روی آن نوشته شده و کماکان مقدار زیادی از حافظه‌ خالی است.

اوته می‌گوید:

می‌توانید آن را با یک پازل کشویی مقایسه کنید، هر بیت شامل دو موقعیت بر روی یک سطح از اتم‌های مس است و یک اتم کلر که قادر به حرکت دادن آن بین این دو موقعیت هستیم. اگر اتم کلر در موقعیت بالا باشد، یک سوراخ در زیر آن وجود دارد، که آن را ۱ می‌نامیم. اگر سوراخ در موقعیت بالا باشد و در نتیجه اتم کلر در موقعیت پایین قرار گرفته باشد، بنابراین این بیت ۰ است.

از آنجا که به کمک این روش، داده‌ها در مقایسه با دستگاه‌های ذخیره‌سازی امروزی، در چنین مقیاس فوق‌العاده کوچکی نوشته می‌شود، این موضوع به صورت فرضی ممکن است با کاهش ابعاد مراکز عظیم داده‌ و کوچک‌تر کردن گجت‌های روزمره، بهبود قابل ملاحظه‌ای را در بهره‌وری ذخیره‌سازی ایجاد کند.

اما در حال حاضر با توجه به آنکه عملکرد این حافظه مستلزم پایین بودن دما است، بنابراین تا زمان بهره‌گیری سرویس‌هایی همچون اسپاتیفای و نتفلیکس از این فناوری، زمان زیادی باقی است.

اوته می‌گوید:

این حافظه در فرم فعلی خود تنها در شرایط خلاء و در دمای نیتروژن مایع (۷۷ کلوین یا منفی ۱۹۶ درجه‌ی سلسیوس)، عمل می‌کند. بنابراین هنوز ذخیره‌سازی واقعی داده در مقیاس اتمی در دسترس نیست. اما مسلما با این دستاورد یک گام بزرگ به این مرحله نزدیک‌تر شده‌ایم.

نتایج این یافته‌ها در ژورنال نیچر نانوتکنولوژی منتشر شده است. شما می‌توانید با تماشای ویدئوی زیر اطلاعات بیشتری را در خصوص حافظه‌ی اتمی و نحوه‌ی توسعه‌ی آن، به دست آورید.