Сделать стартовой  |  Добавить в избранное  |  RSS 2.0  |  Информация авторамВерсия для смартфонов
           Telegram канал ОКО ПЛАНЕТЫ                Регистрация  |  Технические вопросы  |  Помощь  |  Статистика  |  Обратная связь
ОКО ПЛАНЕТЫ
Поиск по сайту:
Авиабилеты и отели
Регистрация на сайте
Авторизация

 
 
 
 
  Напомнить пароль?



Противовирусный препарат Виталанг-2. Приобрести.


Навигация

Реклама

Важные темы


Анализ системной информации

» » » Память разложили по атомам

Память разложили по атомам


15-01-2012, 16:54 | Наука и техника / Новость дня | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (0) | просмотров: (2 335)

Память разложили по атомам

На смену магнитным носителям информации придут устройства смешанного типа

Зондом туннельного микроскопа можно менять магнитную конфигурацию отдельных атомов

Зондом туннельного микроскопа можно менять магнитную конфигурацию отдельных атомов

 

ТЕКСТ: Дмитрий Малянов

 

ФОТО: Loth-CFEL

Достигнут еще один предел миниатюризации запоминающих устройств: американским и немецким физикам удалось записать и считать информацию с магнитной ячейки размером в 12 атомов, использовав феномен антиферромагнетизма.

Совместная исследовательская группа IBM и немецкого Центра лазеров на свободных электронах (CFEL) сконструировала самую маленькую в мире ячейку магнитной памяти, использовав всего 12 атомов для записи одного бита – базовой единицы информации. Для записи минимально адресуемого набора данных – одного байта, состоящего из 8 бит, было использовано восемь таких ячеек, или 96 атомов. Для сравнения, на запись одного байта жесткие диски, эксплуатируемые в современных компьютерах, «расходуют» около полумиллиарда атомов.

 


Ячейка магнитной памяти из 12 атомов железа. Магнитные моменты "синих" и "белых" атомов ориентированы противоположным образом в сторону друг друга (в ферромагнетике они были бы сориентированы в одну). Замерить магнитную конфигурацию отдельных атомов позволяет техника спин-поляризационного сканирования с использованием СТМ. // Loth-CFEL

Создать самую миниатюрную ячейку памяти удалось с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в исследовательском центре IBM Алмаден, расположенном в Сан-Хосе (Калифорния, США). СТМ – разновидность сканирующего микроскопа, в котором к образцу на расстояние несколько ангстрем подводится тончайшая металлическая игла (зонд). При подаче на иглу небольшого электрического потенциала носители заряда проникают через тонкую оксидную пленку, отделяющую токопроводящий образец от острия, и между зондом и образцом возникает туннельный ток.

Регистрируя изменение тока, можно считывать рельеф поверхности с разрешением вплоть до отдельных атомов.

Зонд СТМ, позволяющий не только регистрировать, то также изменять магнитные свойства проводника на уровне узлов кристаллической решетки, был использован в качестве считывающего и записывающего устройства, носителем же информации выступили атомы железа, сгруппированные на подложке из нитрида меди в двухрядные блоки по шесть атомов в каждом ряду.

Игла СТМ, на которую подается потенциал, может менять магнитную конфигурацию такого блока (при этом двум её возможным вариантам ставятся в соответствие «единица» или «ноль»). Считывать конфигурацию можно, подавая на иглу более слабый импульс. Восемь таких блоков, или однобайтный домен, занимают площадь 4Х16 нм, что в сотни раз меньше, чем байтные блоки на поверхности современных жестких дисков.

Магнитики из 12 атомов демонстрируют предсказуемое изменение магнитной конфигурации при температуре 5 Кельвинов (минус 268 градусов по Цельсию), но авторы статьи рассчитывают, что вскоре удастся достичь устойчивого поведения магнитных доменов из 200 атомов уже при комнатной температуре.

Как бы то ни было,

сложная технология СТМ, криогенные установки и низкотемпературные режимы, ограничивающие применение нанопамяти стенами лабораторий, никого смущать не должны.

Так, практическая значимость эффекта гигантского магнитосопротивления, открытого в конце 1980-х годов с помощью громоздких и сложных установок молекулярно-лучевой эпитаксии, позволявших получать многослойные пленочные структуры нанометровой толщины в условиях сверхвысокого вакуума, тоже стала ясна не сразу и лишь через 15 лет произвела настоящую революцию в индустрии компьютерной памяти, позволив конструировать жесткие диски со сверхвысокой плотностью записи, которыми все сейчас успешно пользуются, а также экспериментальные чипы на основе магниторезистивной памяти (MRAM), которым прочат большое будущее.

В отличие от гигантского магниторезистивного эффекта, за открытие которого получили Нобелевскую премию по физике коллективы сразу двух лабораторий, возможность считывания и записи информации с помощью СТМ и атомных магнитных доменов, продемонстрированная IBM и CFEL, пока не связана с открытием какого-то нового фундаментального эффекта. Также не является новой и сама идея использовать для записи/считывания сканирующий туннельный микроскоп.

А вот использование авторами такого экзотичного феномена, как антиферромагнетизм, для создания самого миниатюрного устройства памяти можно действительно назвать новаторским.

В антиферромагнетиках магнитные моменты отдельных частиц ориентированы не параллельно в одном направлении, а навстречу друг другу, что позволило уменьшить размер отдельного намагниченного участка до рекордных 12 атомов, не опасаясь за магнитное взаимодействие с соседними атомами внутри проводника. Внутри классических ферромагнетиков, используемых в жестких дисках, размер минимально устойчивого магнитного пятна составляет уже несколько сотен миллионов атомов, и его дальнейшее уменьшение невозможно, так как вероятность распадения домена экспоненциально увеличивается.

По сути группа IBM-СFEL опытным путем установила предельно минимальный размер электромагнитного устройства памяти, работа которого еще описывается законами классической электродинамики. Уменьшать его дальше, оставаясь в пределах классической теории, невозможно: в действие вступают квантовые эффекты, размывающие хранимую в ячейках информацию. И это еще один важный результат эксперимента:

самую миниатюрную атомную ячейку памяти можно использовать как удобный испытательный полигон для контролируемого перехода от классической к квантовой электронике и обкатке смешанных классическо-квантовомеханических устройств памяти.

Именно с последними связывают дальнейший прогресс в миниатюризации устройств хранения информации, начавшийся с использования гигантского магниторезистивного эффекта в считывающих головках современных жестких дисков, когда дальнейшее уплотнение информации на ферромагнитных носителях считалось уже физически невозможным. Возможно, антиферромагнетики произведут еще одну революцию в миниатюризации устройств электронной памяти, так как чисто квантовые устройства памяти остаются пока делом весьма отдаленного будущего.



Источник: gazeta.ru.

Рейтинг публикации:

Нравится29



Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в:


 

 
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.





» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
 


Новости по дням
«    Декабрь 2021    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031 

Погода
Яндекс.Погода


Реклама

Опрос
Уход Лукашенко




Реклама

Облако тегов
Аварии и ЧП на АЭС, Акция: Пропаганда России, Америка настоящая, Арктика и Антарктика, Блокчейн и криптовалюты, Воспитание, Высшие ценности страны, Геополитика, Импортозамещение, ИнфоФронт, Кипр и кризис Европы, Кризис Белоруссии, Кризис Британии Brexit, Кризис Европы, Кризис США, Кризис Турции, Кризис Украины, Кризис в России, Любимая Россия, Навальный, Новости Украины, Оружие России, Остров Крым, Правильные ленты, Россия, Сделано в России, Ситуация в Сирии, Ситуация вокруг Ирана, Скажем НЕТ Ура-пЭтриотам, Скажем НЕТ хомячей рЭволюции, Служение России, Солнце, Трагедия Фукусимы Япония, Хроника эпидемии, видео, коронавирус, новости, политика, сша, украина

Показать все теги
Реклама

Популярные
статьи



Реклама одной строкой

    Главная страница  |  Регистрация  |  Сотрудничество  |  Статистика  |  Обратная связь  |  Реклама  |  Помощь порталу
    ©2003-2020 ОКО ПЛАНЕТЫ

    Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам.
    Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+


    Map