מדענים ביבמ הצליחו ליצור את סיבית הזיכרון הקטנה בעולם בעזרת 12 אטומים בלבד

מדענים במעבדות המחקר של יבמ (IBM) בקליפורניה הציגו בראשונה בהצלחה טכנולוגיה לאיחסון מגנטי של מידע על גבי 12 אטומים בלבד.

מספר האטומים הנדרש לאיחסון סיבית בודדת בטכנולוגיה החדשה של יבמ נמוך משמעותית מזה המוכר כיום, בדיסקים קשיחים ובזיכרון פלאש (Flash). התקני האיחסון הקיימים צורכים כמיליון אטומים לכל סיבית בודדת של נתונים. האפשרות לבצע שינויים באופי המגנטי של החומר במיקוד ברמת האטומים הבודדים עשויה לסלול את הדרך לבניית התקני איחסון קטנים יותר, מהירים יותר וחסכוניים יותר בצריכת הזרם.

טכנולוגיית הטרנזיסטורים בסיליקון הפכה עם השנים זולה יותר, צפופה יותר ויעילה יותר. עם זאת, הפיזיקה הבסיסית מלמדת שלא ניתן יהיה לשמור לטווח ארוך על קצב המזעור המוכר לנו בעשורים האחרונים וכי יש צורך בגישות בסיסיות חדשות על מנת להבטיח המשך להתפתחות הטכנולוגית.

המדענים של יבמ אימצו גישה חדשה לחלוטין וניגשו לבנות את היחידה הקטנה ביותר לאיחסון נתונים, ברמה של אטומים בודדים. טכנולוגיית האיחסון שנולדה בתהליך הנסיוני הזה צפופה פי 100 ויותר בהשוואה למקובל בכוננים ובשבבי הזיכרון הנדיף המוכרים לנו כיום. הננו-מבנים אותם בונים המדענים ביבמ, תוך שהם מניחים בכל פעם אטום בודד במקום המיועד לו, מבוססים על צורה בלתי רגילה של מגנטיות, המכונה "אנטיפרומגנטיות" (Antiferromagnetism), שבה טורי מולקולות מגנטיות מסתדרים לסירוגין במערך קטבים בכיוונים נוגדים.

איך זה עובד?

הפיסה הבסיסית ביותר של מידע אותו מסוגל מחשב להבין היא סיבית אחת של נתונים (ביט). בדומה לאופן שבו ניתן להדליק או לכבות אור, לכל סיבית יכול להיות רק מצב אחד בזמן נתון – 1 או 0.

עד היום לא היה ידוע מה המספר הקטן ביותר של אטומים שנדרשים על מנת לבנות סיבית אחת של זיכרון מגנטי.

פרומגנטים בנויים מחומרים דומים לאלה שמהם בנויים המגנטים בדלת המקרר הביתי. פעילותם המגנטית נשענת על האינטראקציה בין אטומים סמוכים שציר הסיבוב שלהם (Spin) נמצא על גבי ישר אחד. עד היום נתקלו הניסיונות למזער רכיבי זיכרון כאלה בבעיה של אינטאקרציה אחרת, בין אטומים הנמצאים זה לצד זה, על גבי צירים בכיוונים נוגדים. על מנת להפיק תועלת ממערך איחסון מגנטי ברמה האטומית חייבים להבטיח שכיווני הצירים יישמרו במלואם.

המדענים במעבדה של יבמ עשו שימוש במיקרוסקופ מנהרה סורק (STM), על מנת להציב 12 אטומים אנטיפרומגנטיים ולאחסן עליהם במשך שעות סיבית בודדת של מידע, בטמפרטורה נמוכה. החוקרים מנצלים את כיווני הסיבוב הנוגדים של האטומים, שמונחים זה בצד זה, על מנת לדחוס סיביות מגנטיות קרובות יותר זו לזו מאי פעם. כך, ניתן להגדיל משמעותית את צפיפות האיחסון – מבלי לשבש את מצב הסיביות הסמוכות זו לזו.