Ein Schritt näher an Einzelatom-Datenspeicher

Bero Bass feat. Eko Fresh - Ein Schritt Näher (Juli 2019).

Anonim

Trotz des Anstiegs von Solid-State-Laufwerken sind Magnetspeichergeräte wie herkömmliche Festplattenlaufwerke und Magnetbänder immer noch weit verbreitet. Da der Bedarf an Datenspeicher jedoch täglich um fast 15 Millionen Gigabyte steigt, wenden sich Wissenschaftler alternativen Speichergeräten zu.

Eine davon sind Einzelatommagnete: Speichervorrichtungen, die aus einzelnen Atomen bestehen ("adsorbiert") auf einer Oberfläche, wobei jedes Atom ein einzelnes Bit an Daten speichern kann, das mit Hilfe der Quantenmechanik geschrieben und gelesen werden kann. Und weil Atome so klein sind, dass sie dicht gepackt werden können, versprechen Ein-Atom-Speicher enorme Datenkapazitäten.

Aber obwohl sie keine Science Fiction mehr sind, befinden sich Einzelatommagnete immer noch in der Grundlagenforschung, wobei viele grundlegende Hindernisse überwunden werden müssen, bevor sie in kommerzielle Geräte umgesetzt werden können. Die EPFL war an vorderster Front dabei, das Problem der magnetischen Remanenz zu überwinden und zu zeigen, dass Einzelatom-Magnete zum Lesen und Schreiben von Daten verwendet werden können.

In einer neuen Studie, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde, haben Physiker am Institut für Physik der EPFL Rastertunnelmikroskopie verwendet, um die Stabilität eines Magneten zu demonstrieren, der aus einem einzelnen Atom Holmium besteht, mit dem sie seit Jahren arbeiten.

"Einatomige Magnete bieten eine interessante Perspektive, weil die Quantenmechanik Abkürzungen über ihre Stabilitätsbarrieren hinweg bieten könnte, die wir in Zukunft nutzen könnten", sagt Fabian Natterer, der Erstautor der EPFL. "Dies wäre das letzte Puzzleteil zur atomaren Datenaufzeichnung."

Die Wissenschaftler setzten das Atom extremen Bedingungen aus, die normalerweise Einzelatommagneten entmagnetisieren, wie Temperatur und hohe Magnetfelder, die für zukünftige Speichergeräte ein Risiko darstellen.

Mit einem Rastertunnelmikroskop, das Atome auf Oberflächen "sehen" kann, fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Holmiumatome ihre Magnetisierung in einem Magnetfeld von mehr als 8 Tesla halten können, was der Stärke der Magneten im Large Hadron Collider entspricht. Die Autoren beschreiben dies als "rekordbrechende Koerzitivkraft", ein Begriff, der die Fähigkeit eines Magneten beschreibt, einem externen Magnetfeld zu widerstehen, ohne entmagnetisiert zu werden.

Als nächstes haben sie die Hitze erhöht: Die Forscher haben eine Reihe von Holmium-Einzelatommagneten Temperaturen von bis zu 45 Kelvin (-233, 15 Grad Celsius) ausgesetzt, was für einzelne Atome wie in einer Sauna ist. Die Holmium-Einzelatommagnete blieben bis zu einer Temperatur von 35 K stabil. Erst bei etwa 45K begannen sich die Magnete spontan auf das angelegte Magnetfeld auszurichten. Dies zeigte, dass sie Störungen bei relativ hohen Temperaturen standhalten können und auf den Weg nach vorne weisen könnten, um Einzelatom-Magnete bei kommerzielleren Temperaturen zu betreiben.

"Die Forschung in der Miniaturisierung von Magnetbits hat sich stark auf die magnetische Bistabilität konzentriert", sagt Natterer. "Wir haben gezeigt, dass die kleinsten Bits tatsächlich extrem stabil sein können, aber als nächstes müssen wir lernen, Informationen in diese Bits effektiver zu schreiben, um das magnetische" Trilemma "der magnetischen Aufzeichnung zu überwinden: Stabilität, Schreibbarkeit und Signal-Rausch-Verhältnis Verhältnis."

menu
menu