Estructura creada. Fuente: Universidad de Delft.
La sociedad moderna genera una ingente cantidad de datos cada día (se calcula que más de mil millones de gigabytes de datos nuevos a diario) que hay que almacenar. Para hacerlo, es cada vez más importante que cada bit ocupe el menor espacio posible (toda la información procesada por una computadora es medida y codificada en bits).
En este esfuerzo trabaja un equipo de científicos del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad de Delft (Países Bajos), que ahora ha logrado llevar esa reducción al límite último: ha fabricado una memoria de 1 kilobyte (8.000 bits), en la que cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro.
"En teoría, esta densidad de almacenamiento permitiría grabar todos los libros escritos por el ser humano en un solo sello de correos", explica el científico Sander Otte, director de la investigación en la nota de prensa de Delft. La densidad de almacenamiento alcanzada es más concretamente de 500 terabits por cada 6,4 centímetros cuadrados, publican los investigadores en la revista Nature Nanotechnology.
En 1959, el físico Richard Feynman retó a sus colegas a diseñar el mundo en la escala más pequeña posible. En su famosa conferencia Plenty of room at the botom (Hay mucho sitio al fondo), especuló que si tuviéramos una plataforma que nos permitiera organizar átomos individuales en un patrón ordenado exacto, sería posible almacenar una unidad de información por átomo. En honor a Feynman, Otte y su equipo han codificado ahora una parte de esta conferencia en un área de solo 100 nanómetros de ancho.
En este esfuerzo trabaja un equipo de científicos del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad de Delft (Países Bajos), que ahora ha logrado llevar esa reducción al límite último: ha fabricado una memoria de 1 kilobyte (8.000 bits), en la que cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro.
"En teoría, esta densidad de almacenamiento permitiría grabar todos los libros escritos por el ser humano en un solo sello de correos", explica el científico Sander Otte, director de la investigación en la nota de prensa de Delft. La densidad de almacenamiento alcanzada es más concretamente de 500 terabits por cada 6,4 centímetros cuadrados, publican los investigadores en la revista Nature Nanotechnology.
En 1959, el físico Richard Feynman retó a sus colegas a diseñar el mundo en la escala más pequeña posible. En su famosa conferencia Plenty of room at the botom (Hay mucho sitio al fondo), especuló que si tuviéramos una plataforma que nos permitiera organizar átomos individuales en un patrón ordenado exacto, sería posible almacenar una unidad de información por átomo. En honor a Feynman, Otte y su equipo han codificado ahora una parte de esta conferencia en un área de solo 100 nanómetros de ancho.
Cómo lo hicieron
Para codificar el texto de Feynman y otros textos, el equipo holandés utilizó un microscopio de efecto túnel (STM), en el que una aguja afilada rastrea los átomos de una superficie, uno por uno. Con esta herramienta, los científicos no sólo pueden ver los átomos, sino que también pueden usarlos para empujar otros átomos que estén a su alrededor.
Así pudieron cambiar de posición a los átomos, de manera similar a cuando estamos haciendo un puzle y desplazamos las piezas para encajarlas. Cuando el átomo desplazado se encuentra en la posición superior, el sistema lo interpreta como ‘1’ y, si pasa a la posición inferior, lo interpreta como ‘0’.
Esta manipulación atómica permitió a los investigadores de Delft organizar su memoria en bloques de 8 bytes (64 bits). Cada uno de estos bloques tiene un marcador inspirado en los códigos QR, que a menudo se utilizan como entradas de conciertos o billetes de aviones, y que sirve para indicar la ubicación precisa de los datos almacenados o para indicar si un bloque ha resultado dañado.
El nuevo enfoque ofrece excelentes perspectivas en términos de estabilidad y escalabilidad, pero aún no está del todo acabada. Según Otte: "En su forma actual, solo puede operar en unas condiciones de completo vacío y a la temperatura del nitrógeno líquido (-196 ºC), por lo que aún no se puede usar en cualquier contexto. Aún así el avance tiene un enorme potencial, según los investigadores.
Para codificar el texto de Feynman y otros textos, el equipo holandés utilizó un microscopio de efecto túnel (STM), en el que una aguja afilada rastrea los átomos de una superficie, uno por uno. Con esta herramienta, los científicos no sólo pueden ver los átomos, sino que también pueden usarlos para empujar otros átomos que estén a su alrededor.
Así pudieron cambiar de posición a los átomos, de manera similar a cuando estamos haciendo un puzle y desplazamos las piezas para encajarlas. Cuando el átomo desplazado se encuentra en la posición superior, el sistema lo interpreta como ‘1’ y, si pasa a la posición inferior, lo interpreta como ‘0’.
Esta manipulación atómica permitió a los investigadores de Delft organizar su memoria en bloques de 8 bytes (64 bits). Cada uno de estos bloques tiene un marcador inspirado en los códigos QR, que a menudo se utilizan como entradas de conciertos o billetes de aviones, y que sirve para indicar la ubicación precisa de los datos almacenados o para indicar si un bloque ha resultado dañado.
El nuevo enfoque ofrece excelentes perspectivas en términos de estabilidad y escalabilidad, pero aún no está del todo acabada. Según Otte: "En su forma actual, solo puede operar en unas condiciones de completo vacío y a la temperatura del nitrógeno líquido (-196 ºC), por lo que aún no se puede usar en cualquier contexto. Aún así el avance tiene un enorme potencial, según los investigadores.
Referencia bibliográfica:
F. E. Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovsky, R. Toskovic, J. L. Lado, J. Fernández-Rossier, A. F. Otte. A kilobyte rewritable atomic memory. Nature Nanotechnology (2016). DOI: 10.1038/nnano.2016.131.
F. E. Kalff, M. P. Rebergen, E. Fahrenfort, J. Girovsky, R. Toskovic, J. L. Lado, J. Fernández-Rossier, A. F. Otte. A kilobyte rewritable atomic memory. Nature Nanotechnology (2016). DOI: 10.1038/nnano.2016.131.