搜索
取消

热门搜索

专题
首页  >  专题  >  环球科学  >  环球科学<前沿资讯>

原子级存储实现超高数据存储密度

来源:


160718133000_1_900x600.jpg 
1KB存储器的STM图像,上面存储的信息是物理学家费曼的著名演讲《底层大有空间》(There's Plenty of Room at the Bottom)的一个章节


如今,现代社会每天创造的信息量超过10亿千兆字节(gigabyte),我们希望可以用尽可能小的空间来储存尽可能多的数据,这一点正在变得越来越重要。来自代尔夫特大学(Delft University)卡夫利纳米研究所(Kavli Institute of Nanoscience)的科研团队成功地把这项工作做到了极致:他们用一个氯原子来储存一个字节的数据,制造出一个1KB(8000位)的存储器。“理论上来说,以这样的数据存储密度,我们可以把有史以来所有的书籍塞进一个邮票大小的存储器。”这个团队的首席科学家Sander Otte提到。他们成功实现了每平方英寸500太位(terabit)的存储密度,是目前最顶级的商用硬盘的500倍。他和他的团队的研究成果发表在7月份的自然纳米技术杂志(Nature Nanotechnology)上。

费曼
1959年,物理学家费曼(Richard Feynman)预言,我们可以使用小的机器制造出更小的机器,那么用这更小的机器,又可以用于制造更小的机器。在他的著名演讲“底层大有空间”(There's Plenty of Room at the Bottom)中,他展望了这样的未来,如果我们可以控制每个原子,把它们放置在精确的位置,构成特定的图形,我们就可以用原子来存储信息。为了向富有远见的费曼先生致敬,Otte团队将这个演讲中的一个章节编码存储在他们制造的仅仅100nm见方的存储器中,

滑动拼图
研究团队使用扫描隧道电子显微镜(scanning tunneling microscope,STM)中的极为尖细的探针针头来控制原子,它的探针,可以在材料表面扫描和探测单个原子,同样也可以用来移动原子的位置。“我们可以把它比作滑动拼图。”Otte向我们解释道,“在存储器的材料表面,每一位单元包括了处于不同位置的两个铜原子和一个氯原子,我们可以改变氯原子相对铜原子对的位置关系,把它向前或向后滑动,如果氯原子位于上方,就在下方形成一个空洞,我们把这种状态定为1,如果空洞在上方而氯原子在下方,这种状态就表示这一位数据为0。”因为除了空洞附近以外,氯原子被氯原子包围,所以它们的位置可以固定,这就是采用空洞的存储方式比采用疏松排布的原子的方法更稳定可靠也更适合数据存储的原因。

微型二维码
研究人员将这个存储器的空间以8字节(64位)为一个数据单元块进行划分,每一个数据块都有一个标识,与数据存储原理相同,采用氯原子空洞来构成特定的图案。他们的灵感来源于像素化方形条码,即常用于机票和演唱会门票扫描验证的二维码,或者说QR码,这些由原子空洞形成的特定图案就像是微缩版的QR码,携带着铜原子层的精确位的信息。如果存储器中的某一个数据块由于沾污或者表面损伤而失效,失效的信息也可以通过这些微型QR码传递给使用者。这样的分块技术,可以使得这种目前还处于研究阶段,绝对面积和数据量很小的存储器可以比较简便地放大到更大的尺寸,即使铜原子层表面存在缺陷,也只需要舍弃存在缺陷的这一小块区域上的数据块即可。

数据中心
这一新技术在稳定性和可扩展性方面具有极好的发展前景,但是,这类存储器和存储技术还很难应用在数据中心等大规模数据存储中。Otte表示:“这种存储器目前还只能在高真空度和极低温(使用液氮保持77K的低温)环境下运行,所以原子级尺度的数据存储技术在现实生活中得以应用为时尚早,但是这一研究成果的确是很重要的一大进步。”

翻译:刘卓 

审稿:王舟

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160718133000.htm

特别声明:本文转载仅仅是出于科普传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或其它相关事宜,请与我们接洽。
[责任编辑:系统管理员]
 收藏:0
分享到:
文章排行榜
©2011-2017 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台