En los últimos años, los componentes básicos de los medios de almacenamiento se han vuelto cada vez más pequeños. Pero la miniaturización adicional de la tecnología actual se ve obstaculizada por los límites fundamentales de la mecánica cuántica. Un nuevo enfoque consiste en utilizar las llamadas moléculas de cruce de espín como elunidad de almacenamiento más pequeña posible. Al igual que los discos duros normales, estas moléculas especiales pueden guardar información a través de su estado magnético. Para ello, deben colocarse en superficies, lo cual es un desafío sin dañar su capacidad de guardar la información. Un equipo de investigación deLa Universidad de Kiel ahora no solo ha logrado colocar con éxito una nueva clase de moléculas spin-crossover en una superficie, sino que también ha utilizado interacciones que anteriormente se consideraban obstructivas para mejorar la capacidad de almacenamiento de la molécula, por lo que la densidad de almacenamiento de los discos duros convencionales podríateóricamente se incrementará en más de cien veces, y los portadores de datos podrían hacerse significativamente más pequeños.lavado sus hallazgos en la revista científica Nano letras .
¿Se enciende o apaga un interruptor? ¿Una afirmación es verdadera o falsa? ¿Es una respuesta sí o no? La diferenciación entre dos posibilidades es la información más pequeña que una computadora puede guardar. Bits una palabra compuesta de 'binario' y'dígito', como la unidad de almacenamiento electrónico más pequeña, son los bloques de construcción básicos para toda la información almacenada en nuestros discos duros. Se presentan como una secuencia de dos símbolos diferentes como 0 y 1, el llamado código binario.En los últimos años, los medios de almacenamiento se han vuelto cada vez más pequeños, mientras que su capacidad para almacenar información ha aumentado. Un bit en un disco duro ahora solo requiere un espacio de alrededor de 10 por 10 nanómetros. Sin embargo, esto todavía es demasiado grande para miniaturizar componentes.
"La tecnología que se está utilizando actualmente para almacenar datos en discos duros ahora alcanza los límites fundamentales de la mecánica cuántica debido al tamaño del Bit. Desde la perspectiva actual, no puede ser más pequeña", dice Torben Jasper-Tönnies, doctoralinvestigador del grupo de trabajo del profesor Richard Berndt en el Instituto de Física Experimental y Aplicada de la Universidad de Kiel. Él y sus colegas utilizaron una sola molécula, que podría emplearse para codificar un Bit, para demostrar un principio que podría permitir discos duros aún más pequeños con más almacenamientoen el futuro. "Nuestra molécula tiene un tamaño de un nanómetro cuadrado. Incluso con esto solo, un bit podría codificarse en un área cien veces más pequeña de lo que hoy se requiere", dice su colega, el Dr. Manuel Gruber. Este sería otropaso hacia el cambio de los límites de la física cuántica en la tecnología de almacenamiento.
Cuando los bits se convierten en trits
La molécula que utiliza el equipo de investigación interdisciplinario del Centro de Investigación Colaborativa de Kiel CRC 677 "Función por conmutación" no solo puede asumir dos estados magnéticos diferentes, sino que cuando se une a una superficie especial, también puede cambiar su conexión con elsuperficie. Luego se puede cambiar entre un estado magnético alto y bajo y girar 45 grados. "Cuando se transfiere a la tecnología de almacenamiento, podríamos representar información sobre tres estados, que son 0, 1 y 2", explicóJasper-Tönnies: "Como unidad de almacenamiento, no tendríamos un Bit, tendríamos un Trit. El código binario se convertiría en código trinario".
El desafío para los investigadores de Química y Física fue encontrar una molécula adecuada y una superficie adecuada, así como utilizar el método correcto para conectar los dos de una manera que aún les permitiera trabajar ". Moléculas magnéticas, entoncesllamadas moléculas de cruce y rotación, son muy sensibles y se dañan fácilmente. Necesitábamos encontrar una manera de unir firmemente la molécula a la superficie sin afectar su capacidad de cambio ", explicó Gruber.
combinación perfecta de molécula y superficie
Sus experimentos finalmente dieron sus frutos: los químicos del grupo de trabajo del profesor Félix Tuczek en el Instituto de Química Inorgánica sintetizaron una molécula magnética de una clase especial la llamada molécula de cruce de espín Fe III. Los físicos Jasper-Tönnies, Gruber ySujoy Karan pudo depositar esta molécula en una superficie de nitruro de cobre mediante evaporación. Al usar electricidad, se puede cambiar entre diferentes estados de giro y también entre dos direcciones diferentes en el llamado estado de bajo giro.La punta de un microscopio de túnel de exploración STM actúa como un cabezal de lectura y escritura del disco duro en sus experimentos. Este equipo permite que la molécula no solo se "escriba" como medio de almacenamiento, sino que también se "lea" usando electricidad.
Antes de que estas moléculas puedan usarse como almacenamiento de datos a nivel industrial, se debe llevar a cabo una investigación adicional. De hecho, la prueba de principio se demuestra utilizando una configuración bastante voluminosa STM y se requiere trabajo adicional para integrar dicha memoria molecularen un chip pequeño
Este trabajo se completó en el Centro de Investigación Colaborativa de Kiel CRC 677 "Función por cambio". Alrededor de 100 científicos de Química, Física, Ciencia de los Materiales, Farmacia y Medicina están trabajando en el CRC de manera interdisciplinaria para desarrollar intercambiablesmáquinas moleculares. El CRC ha sido financiado por la Fundación Alemana de Investigación DFG desde 2007.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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