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标题: 最小磁存储单元仅12个原子 [打印本页]

作者: update 时间: 2012-1-19 09:50
标题: 最小磁存储单元仅12个原子

这幅扫描隧道显微镜图像显示一组12个铁原子，是迄今制成的最小的磁存储单元。来源：IBM公司

有史以来最小的磁存储器单元已制成，只需组合12个铁原子，这是IBM研究人员创造的，表明了未来数据存储系统的终极范围。

磁存储单元的运行方式，不同于今天的硬盘驱动器，而且在理论上，它们可以小得更多，也不会变得不稳定。用这些原子位制成的数据存储阵列，密度可提高大约100倍，胜过今天制成的任何存储器。但是，这12个原子组成的每个位，都必须费心组装，要使用昂贵复杂的显微镜，而且这些比特存储数据只有几个小时，需要接近绝对零度的低温，所以，这种微乎其微的存储单元不会很快出现在消费设备中。

因为半导体行业在群起克服极限尺度，制作的内存和计算设备越来越小，IBM 阿尔玛登研究中心（IBM Almaden），在安德烈亚斯•海因里希（Andreas Heinrich）领导下，正从另一端进行研究，在实验室，他们制作计算单元，是一个原子接一个原子地进行。

工程师在缩小传统设备，他们发现，量子物理学在过去是从来不必考虑的，它会使设备不太稳定。例如，由于传统磁存储器位实现小型化，每个位的磁场就开始影响它相邻的位，这会削弱每个位的性能，就是存储1或0的性能。

这些必要的技术用于大规模制造，但在单原子尺度尚不存在。今天，海因里希说，问题是，“你会制作什么，以便在原子尺度进行数据存储和计算，这里是指在遥远的未来。”

IBM研究人员发现，可以回避这个问题，只需采用一些原子组合，这些原子呈现不同种类的磁性。海因里希说，关键是每个单原子的磁性自旋（magnetic spin）。

传统的磁铁看见于存储，无论是在冰箱上，还是在数据存储阵列中，原子的磁自旋都是对齐的。就是这样对齐导致不稳定，因为磁存储元件会小型化。IBM的研究人员制作他们的微型存储单元，需要排列铁原子，它们的自旋是反向对齐。

研究人员制作这种微型存储单元，并写入数据，都是使用扫描隧道显微镜，这一设备是IBM苏黎世公司（IBM Zürich）在1981年开发的。这种显微镜具有非常细的导电探针，用于给表面成像，可把单个原子推来推去。

海因里希说，他的小组发现，制作反铁磁存储器（antiferromagnetic memory），只需使用不到12个原子，但这些都不太稳定。采用12个原子，这种存储单元遵循经典物理学，而读取和写入脉冲是采用显微镜探针，类似今天的硬盘驱动器使用的那种探针。这项研究今天发表在《科学》杂志上。

任何实用的非易失性数据存储技术，都必须能够存储数据10年，而且温度要远高于室温，维克多•芝诺夫（Victor Zhirnov）说，他是半导体研究公司（Semiconductor Research Corporation）的研究科学家，没有参与这项工作。IBM的存储单元，存储1或0只有几个小时，而且需要非常低的温度，但是，海因里希说，应该有可能提高它的稳定性，运行于更现实的温度，只需要每比特使用150个原子，而不是12个原子，这仍然是一个微不足道的数量，可对比现有的内存形式。

然而，制备实用技术并不是当前工作的目的，海因里希说。他的目的是探索其他种类的计算单元，在制作时是否可以采用几个原子，也许可以采用量子。“我们必须有先见之明，这就不必担心下一步，但要迅速转向一些领域，有望带来彻底变革，”他说。

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作者: 无故事不世界 时间: 2012-9-16 12:34
受教了！

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