شريحة ذاكرة بالغة الصغر تخزن المعلومات بذرات الكلور

مصدر الصورة TU Delft
Image caption تخزن المعلومات في مواضع باستخدام ذرات كلور منفردة على سطح نحاسي

فتح بحث علمي جديد آفاقا جديدة في تكنولوجيا تخزين المعلومات تسمح بتصنيع أجهزة بالغة الصغر قادرة على تخزين كميات كبيرة من المعلومات، باستخدام شرائح ذاكرة تخزن المعلومات فيها ذرة تلو ذرة.

وقد طور علماء هولنديون شريحة ذاكرة يمكن إعادة الكتابة عليها ويمكنها أن تخزن المعلومات في مواضع ذرات كلور منفردة على سطح نحاسي.

وتعادل كثافة خزن المعلومات فيها أكثر بمرتين أو ثلاثة في القيمة الأُسية لخزن الأقراص الصلبة الحالية أو تكنولوجيا شرائح الذاكرة الصغيرة (الفلاش ميموري).

وتنشر تفاصيل هذا الكشف العلمي في مجلة "The journal Nature Nanotechnology".

وعمل فريق البحث، بقيادة الدكتور ساندر أوتي، في جامعة ديلفت التكنولوجية على شريحة ذاكرة بحجم كيلوبايت واحد، وكل بت (أصغر وحدة لنقل المعلومات) من المعلومات فيها يتمثل بموضع ذرة كلور مفردة، وكان الفريق قادرا على الوصول إلى كثافة خزن لـ 500 تيرابت في بوصة مربعة (انش) واحدة.

ويقول د. أوتو "نظريا، ستسمح كثافة التخزين هذه بكتابة (خزن) كل الكتب التي انتجتها البشرية على مساحة طابع بريدي واحد".

أو بقياس آخر، كل محتوى مكتبة الكونغرس الأمريكي يمكن أن يخزن في مكعب عرضه 0.1 ملم.

واستخدم الباحثون مجهر مسح نفقي (STM) فيه إبرة حادة تستكشف الذرات على السطح واحدة بعد أخرى.

مستقبل واعد

وسمح ذلك للباحثين بتحريك الذرات باسلوب يصفه الدكتور أوتي بأنه أشبه بتحريك قطع "sliding puzzle"، أي تلك الألغاز التي يتم حلها بتحريك مربعاتها لتشكيل الصورة المطلوبة.

وأوضح أوتي: "يتألف كل (بت) من المعلومات من موضعين على سطح من ذرات النحاس، وذرة كلور واحدة التي يمكن أن نسحبها الى الأمام أو الخلف بين هذين الموضعين".

وأكمل "إذا كانت ذرة الكلور في أعلى موضع، سيكون ثقب تحتها، نسمي ذلك 1. وإذا كان الثقب الفارغ في الموضع الأعلى وذرة الكلور في الأسفل يكون البت 0".

ولأن ذرات الكلور تكون محاطة بذرات كلور أخرى (ما عدا المواضع قرب الثقوب) ستحفظ كل منها الأخرى في مكانها المحدد.

لهذا السبب يعتقد فريق البحث في جامعة ديلفت أن طريقتهم أكثر استقرارا من الطرق التي تستخدم ذرات حرة وأكثر ملاءمة لتطبيقات خزن المعلومات العملية.

واثباتا للمبدأ الذي استند عليه بحثهم، شفر الفريق مقطعا من محاضرة شهيرة للفيزيائي ريتشارد فينمان على مساحة بعرض 100 نانوميترز.

وعلى الرغم من المستقبل الواعد لهذا الطريقة، فأنها مازالت غير جاهزة للاستخدام في العالم الواقعي حتى الآن، فخزن المعلومات المستقر فيها قد لا يتم الا تحت درجة حرارة 77 كيلفن (- 196 درجة مئوية)، وما زالت عملية الكتابة والقراءة المفردة بطيئة بمقياس الدقائق.

لكن الدكتور أوتي يقول "عبر هذا الإنجاز اقتربنا بالتأكيد بخطوة كبيرة" من الهدف.

وفي مقال نشر في العدد نفسه من المجلة أقر ستيفن إيروين، من مختبر البحوث البحرية في واشنطن دي سي، بالقيود الراهنة.

بيد أنه اضاف "أن من المهم أن ندرك أهمية هذا الانجاز - وأقل ما يمكن، إن جهاز ذاكرة ذا كثافة تخزين عالية وفعالة على المستوى الذري، سيحفز خيالنا نحو مثل هذه المعلم المهم المقبل" في تكنولوجيا خزن المعلومات.

المزيد حول هذه القصة