Znajdź zawartość

Specjaliści z laboratoriów IBM Research w Almaden udowodnili, że na nośnikach magnetycznych jeden bit informacji można zapisać już za pomocą 12 atomów. Obecnie do zapisania pojedynczego bitu np. na dysku twardym wykorzystuje się około miliona atomów. Zademonstrowana przez IBM możliwość manipulowania materiałem w skali pojedynczych atomów umożliwi powstanie znacznie mniejszych, szybciej działających i energooszczędnych urządzeń. Podczas swoich eksperymentów uczeni pokazali, że dane na nośnikach magnetycznych mogą być nawet 100-krotnie gęściej upakowane niż obecnie. Przechowywanie informacji na nośnikach magnetycznych wiąże się z pewnym poważnym ograniczeniem. Pola magnetyczne sąsiadujących ze sobą domen mogą na siebie wpływać, zmieniając wartość zapisu. Z tego też powodu niemożliwe dotychczas było zbyt duże ich upakowanie. Uczeni z IBM-a pokazali, że można je zbliżyć do siebie bez ryzyka wystąpienia zakłóceń. Eksperci użyli skanningowego mikroskopu tunelowego za pomocą którego atom po atomie ułożyli domeny składające się z tuzina atomów każda. Antyferromagnetycznie splątane atomy były w stanie całymi godzinami w niskiej temperaturze przechowywać zapisane informacje. Bardzo blisko umiejscowione domeny nie wpływały na siebie, co dowodzi możliwości zwiększenia gęstości zapisu.

Eksperci z drezdeńskiego Forschungszentrum Rossendorf, Universidad Autónoma w Barcelonie we współpracy z naukowcami ze Szwecji, Szwajcarii i USA stworzyli niezwykle małe domeny magnetyczne za pomocą silnie skoncentrowanych strumieni jonów. Domeny magnetyczne są wykorzystywane m.in. w dyskach twardych. Są one rodzajem najmniejszej "szuflady" do przechowywania danych. Ich wielkość ma olbrzymie znacznie dla pojemności dysku. Im domeny mniejsze, tym więcej zmieści się ich na danej powierzchni, a więc tym więcej danych będziemy mogli przechować. Naukowcy podczas eksperymentów ze stopem żelaza i aluminium uzyskali domeny wielkości 5-10 nanometrów. To z kolei oznacza, że jeśli ich technologię udałoby się zastosować w dyskach twardych, moglibyśmy liczyć nawet na 10-krotne zwiększenie gęstości zapisu. Obecnie nie wiadomo, czy uda się to osiągnąć. Uczeni chcieli poprzez swój eksperyment udowodnić jedynie, że wygenerowanie domen magnetycznych za pomocą bardzo skoncentrowanego promienia jonów jest w ogóle możliwe. Wiadomo jednak, że nowa technologia jest niezwykle interesująca. Od wielu lat domeny magnetyczne ulegają coraz większej miniaturyzacji. Jednak im są mniejsze, tym mniej korzystny stosunek sygnału do szumu. Przy dalszym ich zmniejszaniu tradycyjnymi metodami dojdziemy wkrótce do granicy, w której zakłócenia będą na tyle duże, iż nie będzie możliwe przechowywanie danych. Akademicy z Niemiec mówią, że ich metoda daje gwarancję, iż do takiej sytuacji nie dojdzie. Na razie uczeni będą musieli odpowiedzieć na dwa pytania: czy podobnie dobre rezultaty uda się osiągnąć też w innych materiałach, które są obecnie wykorzystywane do produkcji talerzy dysków twardych oraz czy ich technologię uda się zmienić tak, by nadawała się do masowej produkcji. Wykorzystana w laboratorium metoda jest bowiem zbyt powolna.

Międzynarodowy zespół fizyków dokonał przełomowego eksperymentu, który w przyszłości może posłużyć do zbudowania urządzeń mających zastąpić współczesne dyski twarde. Guido Meier z uniwersytetu w Hamburgu i jego współpracownicy użyli nanosekundowych impulsów elektrycznych do przesuwania domen magnetycznych z prędkością 110 metrów na sekundę. Dotychczas domeny udawało się przesyłać tysiąckrotnie wolniej. Do przeprowadzenia eksperymentu wykorzystano nanokable ułożone w kształcie litery U i umieszczone na krzemie. Za pomocą spolaryzowanego prądu elektrycznego przesuwano wzdłuż nich domeny magnetyczne, a ich zawartość była odczytywana przez czujniki umieszczone na tym samym kawałku krzemu. Same domeny magnetyczne były tworzone dzięki włączaniu i wyłączaniu silnego pola magnetycznego. W ten sposób w permaloju (stop żelaza i niklu, wykorzystywany m.in. do budowy dysków twardych) powstawały domeny o szerokości mniejszej niż mikron. Pomiędzy ścianami domen zamknięte były liczne atomy ustawione w tym samym kierunku. Odczyt danych odbywał się przed i po poddaniu domeny działaniu prądu elektrycznego. Wykorzystanie prądu do przesuwania domen magnetycznych nie jest nowym pomysłem. Z takim rozwiązaniem eksperymentował już w 2004 roku Stuart Parkin z IBM Almaden Research Center, który nazywał tą technologię „Racetrack” (tor wyścigowy). Otrzymane wyniki były jednak zniechęcające, gdyż domeny poruszały się zbyt wolno, by móc je wykorzystać w praktyce. Meier wyjaśnia, że prędkości domen nie da się do końca przewidzieć, gdyż ograniczają ją niedoskonałości w budowie kryształu krzemu. Prawdopodobnie to one spowodowały, iż eksperymenty IBM-a się nie udały. Obecnie osiągnięto odpowiednią prędkość. Ruch domen magnetycznych jest na tyle szybki, że wykorzystujące go urządzenie pamięci masowej działałoby bardziej wydajnie, niż obecnie stosowane dyski twarde. Ponadto taki „tor wyścigowy” nie wykorzystuje żadnych części mechanicznych, dzięki czemu byłby lżejszy, mniejszy i znacznie mniej podatny na uszkodzenia czy zużycie niż dyski twarde. Zanim jednak nowa technika zostanie w praktyce wykorzystana, naukowcy muszą poradzić sobie z niedoskonałościami krzemu. Muszą albo nauczyć się produkować doskonałe kryształy, ale być w stanie kontrolować ich niedoskonałości.