מדענים ביבמ הצליחו ליצור סיבית זיכרון הקטנה בעולם בעזרת 12 אטומים בלבד

הזיכרון ברמה האטומית יהיה צפוף פי 100 ויותר בהשוואה לדיסקים ולשבבי זיכרון המוכרים כיום

מדענים במעבדות המחקר של יבמ בקליפורניה הציגו לראשונה בהצלחה טכנולוגיה לאחסון מגנטי של מידע על גבי 12 אטומים בלבד.

מספר האטומים הנדרש לאחסון סיבית בודדת בטכנולוגיה החדשה של יבמ נמוך משמעותית מזה המוכר כיום, בדיסקים קשיחים ובזיכרון הבזק (פלאש): התקני האחסון הקיימים צורכים כמיליון אטומים לכל סיבית בודדת של נתונים. האפשרות לבצע שינויים באופי המגנטי של החומר במיקוד ברמת האטומים הבודדים, עשויה לסלול את הדרך לבניית התקני אחסון קטנים יותר, מהירים יותר וחסכוניים יותר בצריכת הזרם.

טכנולוגיית הטרנזיסטורים בסיליקון הפכה עם השנים זולה יותר, צפופה יותר ויעילה יותר. עם זאת, הפיזיקה הבסיסית מלמדת כי לא ניתן יהיה לשמור לטווח ארוך על קצב המזעור המוכר לנו בעשורים האחרונים: יש צורך בגישות בסיסיות חדשות על מנת להבטיח המשך להתפתחות הטכנולוגית.

המדענים של יבמ אימצו גישה חדשה לחלוטין, וניגשו לבנות את היחידה הקטנה ביותר לאחסון נתונים, ברמה של אטומים בודדים. טכנולוגיית האחסון שנולדה בתהליך הנסיוני הזה צפופה יותר פי 100 בהשוואה למקובל בכוננים ובשבבי הזיכרון הנדיף המוכרים לנו כיום. הננו-מבנים אותם בונים המדענים ביבמ, תוך שהם מניחים בכל פעם אטום בודד במקום המיועד לו, מבוססים על צורה בלתי רגילה של מגנטיות, המכונה “אנטיפרומגנטיות” (antiferromagnetism), שבה טורי מולקולות מגנטיות מסתדרים לסירוגין במערך קטבים בכיוונים נוגדים.

איך זה עובד?

הפיסה הבסיסית ביותר של מידע אותו מסוגל מחשב להבין היא סיבית אחת של נתונים (Bit). בדומה לאופן שבו ניתן להדליק או לכבות אור, לכל סיבית יכול להיות רק מצב אחד בזמן נתון: “1” או “0”.

עד היום לא היה ידוע מה המספר הקטן ביותר של אטומים הנדרשים על מנת לבנות סיבית אחת של זיכרון מגנטי.

פרומגנטים בנויים מחומרים דומים לאלה שמהם בנויים המגנטים בדלת המקרר הביתי. פעילותם המגנטית נשענת על האינטראקציה בין אטומים סמוכים שציר הסיבוב שלהם (spin) נמצא על גבי ישר אחד. עד היום, נתקלו הנסיונות למזער רכיבי זיכרון כאלה בבעיה של אינטאקרציה אחרת, בין אטומים הנמצאים זה לצד זה, על גבי צירים בכיוונים נוגדים. על מנת להפיק תועלת ממערך אחסון ממגנטי ברמה האטומית, חייבים להבטיח כי כיווני הצירים יישמרו במלואם.

המדענים במעבדה של יבמ עשו שימוש במיקרוסקופ מינהרה סורק (STM), על מנת להציב 12 אטומים אנטיפרומגנטיים, ולאחסן עליהם במשך שעות סיבית בודדת של מידע, בטמפרטורה נמוכה. החוקרים מנצלים את כיווני הסיבוב הנוגדים של האטומים המונחים זה בצד זה, על מנת לדחוס סיביות מגנטיות קרובות יותר זו לזו מאי-פעם. כך, ניתן להגדיל משמעותית את צפיפות האחסון – מבלי לשבש את מצב הסיביות הסמוכות זו לזו.