Un gruppo di ricercatori della Delft University of Technology, nei Paesi Bassi, ha creato un dispositivo riscrivibile di memoria dati in grado di immagazzinare informazioni in modo che i singoli atomi rappresentino i singoli bit di informazione.Questa tecnologia, che viene descritta nell'ultimo numero di Nature Nanotechnology, è in grado di creare pacchetti di dati con una densità da 500 terabyte per 6 cm quadrati. In teoria, questo dispositivo potrebbe immagazzinare l'intero contenuto della Library of Congress degli Stati Uniti entro un cubetto spesso 0.1 mm—benché la dimostrazione PoC fatta dal gruppo si sia fermata a 1 kilobyte.
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I fisici sono in grado di manipolare i singoli atomi da 25 anni, ma ci sono diversi problemi che precludono un'implementazione semplice di una memoria a scala atomica. Per cominciare, gli atomi tendono a non stare particolarmente fermi per via delle perturbazioni termiche presenti a temperature normali. Inoltre, trovare un materiale adatto e un processo che permetta di individuare e manipolare gli atomi non è una passeggiata.La manipolazione in questo caso è fatta usando un microscopio a effetto tunnel (STM), uno strumento prodigioso per lo studio delle superfici a livello atomico. Nel 1990, il fisico Don Eigler ha scritto le lettere "IBM" con 35 atomi di xeno usando un STM, ma il gruppo di Delft è riuscito a immagazzinare informazioni tramite un metodo che possiamo definire inverso a quello di Eigler. Invece di sistemare gli atomi in un certo modo, la griglia di memoria del gruppo di Delft è basata sulle vacanze atomiche—spazi che si trovano in uno strato dove dovrebbero esserci degli atomi.
"La disposizione complessiva comprende una schiera 12 x 12 di blocchi rettangolari, dove ogni blocco consiste di una griglia di punti scuri la cui posizione varia come le palline di un abaco a otto corde." spiega Seven Erwin, uno scienziato di materiali computazionali del Naval Research Laboratory, in un commento su Nature. "A differenza degli atomi di xeno di 'IBM', questi punti non sono atomi, ma piuttosto la loro assenza—ovvero, le vacanze in uno strato di atomi di cloro depositati su un sostrato di rame. Le vacanze possono essere manipolate in modo semplice e replicabile, muovendo uno dei quattro atomi adiacenti usando un STM."Il metodo delle vacanze presenta un paio di vantaggi fondamentali. Per prima cosa, poiché le vacanze sono relativamente stabili, il dispositivo di memoria non deve essere tenuto a temperature altrettanto fredde—invece di usare l'elio liquido (-210°C), basta "solo" l'azoto liquido (-196°C). Seconda cosa, girando intorno alle vacanze atomiche invece di cercare i singoli atomi, i fisici sono riusciti a raggiungere un'affidabilità migliore del 99 percento. Infine, le vacanze possono essere manipolate in modo completamente "neutrale" o automatizzato.
Immagine: Otte
"Dopo aver eseguito una scansione dell'area, le posizioni di tutte le vacanze vengono determinate attraverso un processo di riconoscimento dell'immagine," spiega l'articolo di Delft. "Successivamente, viene utilizzato un algoritmo pathfinder per calcolare la sequenza di costruzione, guidando le vacanze nelle loro rispettive posizioni finali. I marker per i blocchi adiacenti sono costruiti automaticamente come parte della costruzione e le vacanze avanzate sono messe da parte per essere utilizzate in blocchi futuri. La costruzione automatizzata di un blocco completo richiede circa 10 minuti."Ovviamente, i centri di raccolta dati in genere viaggiano su temperature molto più alte di -196°C. La necessità di disporre di azoto liquido è un ostacolo significativo, per usare un eufemismo. C'è anche il problema della velocità: leggere un blocco di memoria richiede 10 minuti. Il gruppo di Delft, ad ogni modo, ha specificato che, considerata la banda massima dell'elettronica STM, si potrebbe, almeno in teoria, accelerare il processo a 1 megabit al secondo.
