Sanotaan, että datan määrä kasvaa aina, kunnes se täyttää kaiken käytettävissä olevan tilan. Ehkä kaksikymmentä vuotta sitten, se oli tapana tallentaa ohjelmistoja, MP3-musiikkia, elokuvia ja muita tiedostoja tietokoneelle, joka olisi voinut kertyä vuosien varrella. Noina päivinä, jolloin kiintolevyt pystyivät pitämään kymmeniä gigatavuja muistia, ne melkein väistämättä päätyivät ylivuotoon.
Nyt kun nopea laajakaista-internet on saatavana ja emme edes ajattele 4,7 Gt: n DVD-levyn lataamista, tietojen tallennus on entistä nopeampaa. Tietokoneisiin maailmanlaajuisesti tallennetun tietomäärän arvioidaan kasvavan 4,4 biljoonaa gigatavua vuonna 2013 44 biljoonaan miljardiin vuonna 2020. Tämä tarkoittaa, että tuotamme keskimäärin noin 15 miljoonaa gigatavua päivässä. Vaikka kiintolevyt on nyt mitattu tuhansina gigatavuina eikä kymmeninä, meillä on edelleen tallennusongelma.
Paljon tutkimusta ja kehitystä on omistettu löytää uusia tapoja tallentaa tietoa, joka mahdollistaisi suuremman tiheyden ja siten suuremman tiedon tallentamisen suuremmalla energiatehokkuudella. Joskus tämä johtuu tuttujen ja tunnettujen menetelmien päivittämisestä. Esimerkiksi IBM ilmoitti äskettäin uudesta tekniikasta. Heidän magneettinauha pystyy tallentamaan 25 gigatavua tietoa neliötuumaa kohti (noin 6,5 neliö senttimetriä) - se on uusi maailmanennätys tekniikalle, joka on kuusikymmentä vuotta vanha. Vaikka nykypäivän solid-state-kiintolevyjen tiheys on suurempi, noin 200 gigatavua neliötuumaa kohti, magneettinauhoja käytetään edelleen yleisesti tietojen varmuuskopiointiin.
Tietojen varastoinnin nykyaikainen tutkimus käsittelee kuitenkin jo yksittäisiä atomeja ja molekyylejä, mikä on objektiivisesti viimeinen raja teknologian pienentämiselle.
Monatomisten ja yksimolekyylisten magneettien ei tarvitse olla yhteydessä naapurimaiden kanssa magneettisen muistin ylläpitämiseksi. Asia on, että tässä muistivaikutus syntyy kvantimekaniikan laeista. Koska atomit tai molekyylit ovat paljon pienempiä kuin nykyisin käytetyt magneettidomeenit ja niitä voidaan käyttää erikseen eikä ryhmissä, ne voidaan "pakata" tiiviimmin, mikä voi johtaa valtavaan tiedontiheyden harppaukseen.
Tällainen työ atomien ja molekyylien kanssa ei ole enää tieteiskirjallisuutta. Yksimolekyylisten magneettien magneettisen muistin vaikutukset havaittiin ensimmäistä kertaa jo vuonna 1993, ja samanlaisia vaikutuksia yksiatomisten magneettien osalta osoitettiin vuonna 2016.
Suurin ongelma, jolla nämä tekniikat kohtaavat laboratoriosta massatuotantoon, on se, että ne eivät vielä toimi normaalissa ympäristön lämpötilassa. Sekä yksittäiset atomit että yksimolekyyliset magneetit vaativat jäähdytystä nestemäisellä heliumilla (lämpötilaan - 269 ° C asti), ja tämä on kallis ja rajallinen resurssi. Viime aikoina Manchesterin yliopiston kemian koulukunnan tutkimusryhmä kuitenkin saavutti magneettisen hystereesin tai magneettisen muistivaikutuksen ilmenemisen yksimolekyylisessä magneetissa lämpötilassa - 213 ° C käyttämällä uutta molekyyliä, joka on johdettu harvinaisista maametalleista, kuten heidän kirjeessään todettiin. lehden Nature. Siten, kun ne olivat suorittaneet 56 astetta, ne olivat vain 17 astetta nestemäisen typen lämpötilasta.
On kuitenkin myös muita ongelmia. Jotta yksittäiset bitit tosiasiallisesti voidaan tallentaa, molekyylit on kiinnitettävä pinnoille. Tämä on jo aikaisemmin saavutettu yksimolekyylisillä magneeteilla, mutta ei uusimman sukupolven korkean lämpötilan magneeteilla. Samanaikaisesti tämä vaikutus on jo osoitettu pintaan kiinnittyneillä yksittäisillä atomeilla.
Mainosvideo:
Viimeinen testi on osoitus tuhoamattomasta tietojen lukemisesta yksittäisistä atomeista ja molekyyleistä. Tämä tavoite saavutettiin ensimmäistä kertaa vuonna 2017 IBM: n tutkijaryhmän toimesta, joka esitteli pienimmän monatomisella magnetilla rakennetun magneettisen tallennuslaitteen.
Riippumatta siitä, käytetäänkö monatomisia tai yksimolekyylisiä muistilaitteita käytännössä vai tulevatko ne laajalle levinneiksi, perustieteen saavutuksia tähän suuntaan ei voida kieltää yksinkertaisesti ilmiömäisiltä. Yksimolekyylisten magneettien kanssa työskentelevien tutkimusryhmien kehittämät synteettiset kemialliset menetelmät antavat nykyään mahdollisuuden luoda molekyylejä, joilla on yksilölliset magneettiset ominaisuudet ja joita voidaan käyttää kvanttilaskennassa ja jopa magneettikuvauskuvauksessa.
Igor Abramov