Det er et ordtak om at datamengden alltid vokser til den fyller all tilgjengelig plass. Kanskje for tjue år siden var det vanlig å lagre programvare, MP3-musikk, filmer og andre filer på en datamaskin som kunne ha samlet seg opp gjennom årene. I disse dager, når harddisker kunne inneholde titalls gigabyte minne, endte de nesten uunngåelig med å flomme over.
Nå som raskt bredbånd internett er tilgjengelig og vi ikke en gang tenker på å laste ned en 4,7 GB DVD, er datalagring enda raskere. Den totale datamengden som er lagret på datamaskiner over hele verden er estimert til å vokse fra 4,4 billioner gigabyte i 2013 til 44 billioner i 2020. Dette betyr at vi i gjennomsnitt genererer omtrent 15 millioner gigabyte per dag. Selv om harddisker nå måles i tusenvis av gigabyte i stedet for titalls, har vi fortsatt et lagringsproblem.
Mye forskning og utvikling er viet til å finne nye måter å lagre data som vil gi større tetthet og derved lagre mer informasjon med større energieffektivitet. Noen ganger skyldes dette oppdateringen av kjente og kjente metoder. For eksempel kunngjorde IBM nylig en ny teknologi. Magnetbåndet deres er i stand til å lagre 25 gigabyte informasjon per kvadrat tomme (cirka 6,5 kvadratcentimeter) - en ny verdensrekord for en teknologi som er seksti år gammel. Selv om dagens solid state harddisker har en høyere tetthet, rundt 200 gigabyte per kvadrat tomme, brukes magnetbånd fortsatt ofte til sikkerhetskopiering av data.
Imidlertid har moderne forskning innen datalagring allerede å gjøre med individuelle atomer og molekyler, som objektivt sett er den siste grensen for teknologisk miniaturisering.
Monatomiske og mono-molekylære magneter trenger ikke å kommunisere med naboene for å opprettholde magnetisk minne. Poenget er at her kommer minneeffekten fra kvantemekanikkens lover. Fordi atomer eller molekyler er mye mindre enn for øyeblikket brukte magnetiske domener og kan brukes hver for seg enn i grupper, kan de "pakkes" tettere, noe som kan føre til et gigantisk sprang i datatetthet.
Denne typen arbeid med atomer og molekyler er ikke lenger science fiction. Effektene av magnetisk minne i enkeltmolekylære magneter ble først oppdaget tilbake i 1993, og lignende effekter for enkeltatommagneter ble påvist i 2016.
Hovedproblemet som disse teknologiene står overfor fra laboratoriet til masseproduksjon er at de ennå ikke fungerer ved normale omgivelsestemperaturer. Både enkeltatomer og enkeltmolekylære magneter krever avkjøling med flytende helium (opp til en temperatur på - 269 ° C), og dette er en kostbar og begrenset ressurs. Nylig oppnådde imidlertid en forskergruppe ved School of Chemistry ved University of Manchester magnetisk hysterese, eller utseendet til en magnetisk hukommelseseffekt, i en enkeltmolekylets magnet ved - 213 ° C ved bruk av et nytt molekyl avledet fra sjeldne jordartselementer, som rapportert i deres brev til tidsskriftet Nature. Således, etter å ha hoppet på 56 grader, var de bare 17 grader fra temperaturen på flytende nitrogen.
Imidlertid er det andre problemer også. For å lagre individuelle databiter, må molekylene festes til overflater. Dette har man allerede oppnådd med enmolekylsmagneter i det siste, men ikke for den siste generasjonen av høye temperaturmagneter. Samtidig er denne effekten allerede påvist på enkeltatomer festet på overflaten.
Salgsfremmende video:
Den endelige testen er demonstrasjonen av ikke-destruktiv lesing av informasjon fra individuelle atomer og molekyler. Dette målet ble oppnådd for første gang i 2017 av et team av forskere fra IBM, som demonstrerte den minste magnetiske lagringsenheten bygget med en monatomisk magnet.
Uansett om monatomiske og enkeltmolekylære minneenheter faktisk vil bli anvendt i praksis og bli utbredt, kan ikke resultatene av grunnleggende vitenskap i denne retningen bare anerkjennes som bare fenomenale. Syntetiske kjemimetoder utviklet av forskningsgrupper som arbeider med en-molekylmagneter, tillater i dag å lage molekyler med individuelle magnetiske egenskaper som vil finne anvendelse i kvanteberegning og til og med innen magnetisk resonansavbildning.
Igor Abramov
