Немецкие учёные учатся записывать данные на атомном уровне

Перспектива записывать информацию на уровне манипуляций с отдельными атомами давно будоражит умы научного сообщества. Этому может помочь умение выстраивать симметричные атомные структуры, хотя путь от научных открытий к коммерческой продукции гарантированно будет долог и тернист. Радует, что первые шаги на этом пути уже сделаны, и они обнадёживают. Например, немецкие и нидерландские учёные смогли сначала теоретически, а потом экспериментально выявить связь между конкретной геометрией симметричных атомных структур и стабильностью сохраняемого ими магнитного состояния ― условно бита данных.

Экспериментально выявленная закономерность устойчивости намагниченности от симметрии атомных структур (Forschungszentrum Jülich / Universität Hamburg)

Расчёты на суперкомпьютере JURECA в центре Institute for Advanced Simulation показали, что тримеры ― связанные по три атома структуры ― повышают устойчивость намагниченности в состоянии высокой симметрии с дополнительными атомами. Такие структуры с тремя атомами в центре и дополнительными симметрично расположенными атомами вокруг подавляют негативный эффект анизотропного магнитного взаимодействия. Кроме увеличения магнитной устойчивости подобные структуры облегчают считывание магнитного состояния без разрушения намагниченности.

Экспериментально подтвердить расчёты удалось с помощью сканирующего туннельного микроскопа. На графике выше можно увидеть зависимость магнитной стабильности и степени симметрии в зависимости от количества дополнительных атомов-спутников и от их расположения вокруг ядра-тримеры. Отметим, в эксперименте использовались атомы железа, размещённые на поверхности из платины. Считывание состояния структуры осуществлялось соседними атомами с помощью хорошо изученных явлений изотропного магнитного взаимодействия. Это исключило прямое воздействие на группу атомов, условно хранящих информацию, и не привело к нарушению магнитной стабильности изучаемой структуры.

Если на основе проведённых экспериментов появится технология, подходящая для массового производства решений для записи информации на уровне отдельных атомов, то это позволит в разы увеличить плотность хранения информации.

Источник ^[1]

Источник ^[2]