Există o afirmație că cantitatea de date crește întotdeauna până când umple tot spațiul disponibil. Poate că acum douăzeci de ani, era ceva obișnuit să stochezi software, muzică MP3, filme și alte fișiere pe un computer care s-ar fi putut acumula de-a lungul anilor. În acele zile, când hard disk-urile puteau deține zeci de gigabyte de memorie, aproape inevitabil au sfârșit revarsat.
Acum, că este disponibil internet rapid în bandă largă și nici nu ne gândim la descărcarea unui DVD de 4,7 GB, stocarea datelor este chiar mai rapidă. Cantitatea totală de date stocate pe computere în întreaga lume este estimată să crească de la 4,4 trilioane de gigabyți în 2013 la 44 de trilioane în 2020. Aceasta înseamnă că, în medie, generăm aproximativ 15 milioane de gigabyte pe zi. Chiar dacă hard disk-urile sunt măsurate acum în mii de gigabytes și nu în zeci, avem încă o problemă de stocare.
Multă cercetare și dezvoltare este dedicată găsirii de noi modalități de stocare a datelor care să permită o densitate mai mare și, prin urmare, să stocheze mai multe informații cu o eficiență energetică mai mare. Uneori, acest lucru se datorează actualizării metodelor familiare și cunoscute. De exemplu, IBM a anunțat recent o nouă tehnologie. Banda magnetică a acestora este capabilă să stocheze 25 de gigabyte de informații pe un centimetru pătrat (aproximativ 6,5 centimetri pătrați) - un nou record mondial pentru o tehnologie veche de șaizeci de ani. Deși hard disk-urile în stare solidă de astăzi au o densitate mai mare, în jur de 200 de gigabytes pe inch patrat, benzile magnetice sunt încă utilizate în mod obișnuit pentru copierea de rezervă a datelor.
Cu toate acestea, cercetările moderne în domeniul stocării datelor se ocupă deja de atomi și molecule individuale, ceea ce reprezintă obiectiv ultima limită a miniaturizării tehnologice.
Magneții monatomici și mono-moleculari nu trebuie să comunice cu cei învecinați pentru a-și menține memoria magnetică. Ideea este că aici efectul de memorie decurge din legile mecanicii cuantice. Deoarece atomii sau moleculele sunt mult mai mici decât domeniile magnetice utilizate în prezent și pot fi utilizate individual, mai degrabă decât în grupuri, acestea pot fi „împachetate” mai strâns, ceea ce ar putea duce la un salt uriaș în densitatea datelor.
Acest tip de lucru cu atomii și moleculele nu mai sunt science fiction. Efectele memoriei magnetice în magneții monomoleculari au fost descoperite pentru prima dată în 1993, iar efectele similare pentru magneții cu un singur atom au fost demonstrate în 2016.
Principala problemă cu care se confruntă aceste tehnologii de la laborator până la producția în masă este aceea că acestea nu funcționează încă la temperaturi normale. Atât singurii atomi cât și magneții monomoleculari necesită răcire cu heliu lichid (până la o temperatură de - 269 ° C), iar aceasta este o resursă costisitoare și limitată. Cu toate acestea, recent, un grup de cercetare de la Școala de Chimie de la Universitatea din Manchester a obținut histereză magnetică, sau apariția unui efect de memorie magnetică, într-un magnet cu o singură moleculă la - 213 ° C folosind o nouă moleculă derivată din elemente de pământuri rare, după cum se raportează în scrisoarea lor la revista Nature. Astfel, făcând un salt de 56 de grade, acestea se aflau la doar 17 grade de la temperatura azotului lichid.
Cu toate acestea, există și alte probleme. Pentru a stoca efectiv biți individuali de date, moleculele trebuie fixate pe suprafețe. Acest lucru a fost deja obținut cu magneții cu o singură moleculă în trecut, dar nu pentru cea mai recentă generație de magneți la temperatură ridicată. În același timp, acest efect a fost deja demonstrat pe unii atomi fixați la suprafață.
Video promotional:
Testul final este demonstrarea citirii nedistructive a informațiilor din atomii și moleculele individuale. Acest obiectiv a fost realizat pentru prima dată în 2017 de o echipă de cercetători de la IBM, care a demonstrat cel mai mic dispozitiv de stocare magnetic construit cu un magnet monatomic.
Cu toate acestea, indiferent dacă dispozitivele de memorie monatomice și monolomice vor fi de fapt aplicate în practică și vor fi larg răspândite, realizările științei fundamentale în această direcție nu pot decât să fie recunoscute ca fiind pur și simplu fenomenale. Metodele de chimie sintetică dezvoltate de grupurile de cercetare care lucrează cu magneții cu o singură moleculă permit astăzi crearea de molecule cu proprietăți magnetice individuale, care vor găsi aplicații în calculul cuantic și chiar în imagistica prin rezonanță magnetică.
Igor Abramov
