Volume 94 Issue 30 | p. 5
Issue Date: July 25, 2016

Incordiando a los átomos para almacenar datos

Memorias atómicas re-grabables poseen una densidad de datos hasta 500 veces mayor que los discos duros comerciales.
Department: Science & Technology
Keywords: materials, atomic electronics, memory, chip, STM
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Esta imagen de STM muestra el dispositivo de memoria atómica, en el cual los átomos de cloro (cuadrados de color claro) y las vacantes (cuadrados oscuros) codifican el texto de la clásica conferencia de Richard Feynman. Los átomos de cloro adyacentes se encuentran a una distancia de 0.36 nm entre ellos. Credito: Otte Lab/ Universidad Técnica de Delft.
Esta imagen de STM muestra el dispositivo de memoria atómica,  en el cual los átomos de cloro (cuadrados de color claro) y las vacantes (cuadrados oscuros) codifican el texto de la clásica conferencia de Richard Feynman. Los átomos de cloro adyacentes se encuentran a una distancia de 0.36 nm entre ellos. Credito: Otte Lab/ Universidad Técnica de Delft.
 
Esta imagen de STM muestra el dispositivo de memoria atómica, en el cual los átomos de cloro (cuadrados de color claro) y las vacantes (cuadrados oscuros) codifican el texto de la clásica conferencia de Richard Feynman. Los átomos de cloro adyacentes se encuentran a una distancia de 0.36 nm entre ellos. Credito: Otte Lab/ Universidad Técnica de Delft.

Durante una conferencia en el año 1959, el físico Richard Feynman habló de la posibilidad de usar dispositivos que al utilizar átomos para codificar datos pudieran almacenar una increíble cantidad de información. Actualmente, un grupo afincado en Países Bajos ha dado un gran paso para acercarse a este objetivo.

Mediante deposición de átomos de cloro en una superficie de cobre, los investigadores han creado un sistema de almacenamiento de datos re-grabable que utiliza átomos aislados y los espacios entre ellos para representar los unos y los ceros de los bits de datos. La memoria almacena hasta 500 terabits por pulgada al cuadrado- unas 500 veces más que la densidad de los discos duros comerciales de hoy en día. Esto haría posible almacenar el contenido completo de la Librería del Congreso en un cubo de 100 micras de lado, el tamaño de un grano de arena.

A.F. (Sander) Otte de la Universidad Técnica de Delft y sus colaboradores crearon el dispositivo mediante evaporación de átomos de cloro en una superficie de cobre (Nat. Nanotechnol. 2016, DOI: 10.1038/nnano.2016.131). Cada bit consiste en un átomo de cloro y un espacio, o una vacante, cuyas posiciones relativas indican un 1 o un 0.

Los investigadores ya habían hecho memorias atómicas anteriormente, pero debido al movimiento de los átomos en dichas superficies, los dispositivos no resultaban estables. Para un correcto funcionamiento, los investigadores tuvieron que enfriar dichos sistemas por debajo de 10K. Este nuevo sistema es inherentemente más estable puesto que almacena la información, no simplemente con átomos, sino tanto con átomos como con vacantes. Como resultado, el dispositivo ideado por Otte trabaja a una temperatura más suave de 77K. Esta mejora en la estabilidad también hace posible almacenar mil veces más información que otros sistemas anteriores.

Los científicos han utilizado el microscopio de efecto túnel (STM) y software automatizado para leer la memoria mediante la lectura de las posiciones vacantes y para re-escribir los datos “empujando” los átomos de cloro. En otros sistemas de memoria atómicos anteriores los investigadores tenían que seleccionar algunos átomos y moverlos para sobreescribir los datos, lo cual es mucho más complicado.

“Es un gran paso adelante,” indica Elke Scheer de la Universidad de Constanza, cuyo grupo ha desarrollado dispositivos de memoria atómica. “El almacenamiento tecnológico no se va a revolucionar inmediatamente. Pero almacenar información en los huecos de vacantes atómicas es posiblemente el concepto de mayor densidad de almacenaje concebible- al menos sin utilizar computación cuántica.”

En el nuevo dispositivo, la información se organiza en 64-bit, o bloques de 8-bytes, cada uno representando ocho caracteres. Unas pequeñas áreas de átomos de cloro preceden cada bloque para informar del mensaje o para marcar bloques dañados. Leer o sobrescribir cada bloque es lento- entre uno y dos minutos, respectivamente. Otte y sus colaboradores demostraron las capacidades del sistema utilizándolo para deletrear frases de la famosa conferencia de Feynman.

El experto en electrónica molecular Douglas Natelson de la Universidad de Rice sugiere que el estudio “realiza un gran trabajo al hacer posible la expectativa y los desafíos extremos del almacenamiento de datos a nivel atómico.” Sin embargo, aún quedan obstáculos para que lleguen a ser una realidad práctica, incluyendo la necesidad de ultra alto vacío, la baja velocidad de lectura y escritura y la dificultad de acelerar el STM, añade.

Franz Himpsel, de la Universidad de Wisconsin, Madison, un especialista en memorias monoatómicas, coincide en que se trata de “un gran paso adelante” pero todavía queda un gran camino por recorrer antes de que estas memorias puedan competir con los discos duros que se utilizan en los centros de datos de Google o Amazon.

Esta animación explica cómo los investigadores utilizaron los átomos y las posiciones vacantes en una superficie para almacenar un kilobyte de información sobre una superficie minúscula.
Credit: Otte Lab/ Universidad Técnica de Delft.

Traducción al español producida por Irene Maluenda de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

 
Chemical & Engineering News
ISSN 0009-2347
Copyright © American Chemical Society

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