Создан прототип запоминающего устройства, способного хранить данные в течение миллиарда лет
Группа ученых из США сконструировала простой электромеханический запоминающий элемент, кодирование информации в котором осуществляется с помощью наночастицы железа, перемещающейся внутри нанотрубки.
Как замечают авторы работы, современные запоминающие устройства демонстрируют плотность записи данных около 10–100 Гбит/кв. дюйм, обеспечивая сохранность информации на период от 10 до 30 лет. Экспериментальные способы записи (к примеру, манипулирование отдельными атомами с помощью сканирующего туннельного микроскопа) предлагают значительно более высокую плотность данных (~ 100 Тбит/кв. дюйм), однако при комнатной температуре закодированная таким образом информация будет храниться не более 10 пикосекунд.
» Нажмите, для открытия спойлера | Press to open the spoiler «
Внешний вид запоминающего устройства и зависимость скорости перемещения наночастицы от величины приложенного напряжения (иллюстрация из журнала Nano Letters).
Предложенная конструкция, по словам исследователей, способна обеспечить плотность записи до 1 Тбит/кв. дюйм, и каждый бит при комнатной температуре будет сохранять свое состояние на протяжении более одного миллиарда лет.
В состав разработанного устройства входят полая многослойная углеродная нанотрубка с подведенными к ней контактами и свободно перемещающаяся внутри нее наночастица железа. Формирование структуры с вложенной наночастицей происходит в процессе пиролиза ферроцена в атмосфере аргона. При пропускании тока по трубке наночастица начинает перемещаться, изменяя направление движения при смене направления тока и повышая/понижая скорость перемещения в зависимости от величины приложенного напряжения. Состояние бита, таким образом, кодируется положением наночастицы (к примеру, ее нахождение в левой части трубки можно принять за «0», а уход в правую часть обозначить как «1»). Ученые также экспериментально доказали возможность высокоточного управления движением частицы: при подаче очень короткого (~ 20 нс) импульса напряжения амплитудой около 2 В она смещается всего на 3 нм (длина нанотрубки превышает 400 нм).
При проведении тестирования образца записанное состояние бита считывалось прямым наблюдением с помощью просвечивающего электронного микроскопа; очевидно, что на практике такой способ применять невозможно. Исследователям удалось найти решение и этой проблемы: как выяснилось, продольное электрическое сопротивление нанотрубки демонстрирует выраженную зависимость от положения наночастицы. Пробные сеансы считывания, проведенные по такой методике (состоянию «1» соответствовало R > 5 620 Ом, состоянию «0» — R < 5 580 Ом), завершились успешно.
Отчет опубликован в журнале Nano Letters; полный текст статьи можно скачать с сайта кафедры физики Калифорнийского университета в Беркли.
_www.physics.berkeley.edu/Подготовлено по материалам Physorg.
