EO

Informatie opslaan in één atoom

26 september 2018 om 15:59 uur

Wetenschappers van de Radboud Universiteit hebben een mechanisme ontdekt voor magnetische opslag van informatie in het kleinste deeltje op aarde: één atoom. Zo wordt het mogelijk om duizendmaal meer informatie opslaan dan op huidige harde schijven. Hoewel ze het principe demonstreren bij zeer lage temperaturen, lijkt het mechanisme ook bij kamertemperatuur te werken.


"‘Computers hebben fundamentele beperkingen wat betreft snelheid, waardoor er veel vraag is naar alternatieve materialen", zegt eerste auteur Brian Kiraly. "Moderne computers gebruiken bovendien veel elektriciteit - op dit moment meer dan 5% van al het elektriciteitsverbruik - dus daar moet winst te behalen zijn. We focussen ons op een basisonderdeel van moderne computers: het geheugen. Daarvoor gebruiken we atomen; zo komen we ook meer te weten over hoe zij zich gedragen. Onze vraag was: hoe kunnen we informatie opslaan in één atoom en hoe stabiel kunnen we die opslag maken?"

 

Stop met draaien!

Op het niveau van één enkel atoom blijven atomen die magnetisch zijn niet langer stabiel. Alexander Khajetoorians, hoogleraar Scanning Probe Microscopy: "Dan beginnen de noord- en zuidpool van het atoom te draaien; ze weten niet meer in welke richting ze moeten wijzen omdat ze extreem gevoelig voor hun omgeving worden. Als je informatie op een atoom op wil slaan, moet het atoom stoppen met draaien. Wetenschappers hebben zich de afgelopen tien jaar afgevraagd hoe ze kunnen voorkomen dat het atoom draait en hoe lang het atoom informatie kan opslaan voordat het weer omdraait. Onderzoekers in Lausanne en van IBM Almaden ontdekten hoe ze het draaien kunnen stoppen, maar deze techniek werkt alleen bij zeer lage temperaturen: 40 Kelvin of -233° Celsius."


De onderzoekers van de Radboud Universiteit gebruiken halfgeleidend zwarte fosfor als ondergrond en ontdekten de nieuwe manier om informatie op te slaan in een kobaltatoom. Met een scanning tunneling microscope konden ze kobaltatomen op het oppervlak van de zwarte fosfor 'zien'. Vanwege de extreem hoge resolutie en de speciale eigenschappen van het materiaal, konden ze ervoor zorgen dat de kobaltatomen in twee toestanden (de 0 en 1 toestand) bleven.

 

Hogere stabiliteit dan huidige magneten

De elektronen in een atoom draaien in een baan rondom de nucleus, maar draaien zelf ook. Door de totale hoeveelheid draaiing ontstaat magnetisme. Kiraly: "Wij hebben een manier ontdekt om een verschil in energie tussen de elektronenbanen van het kobaltatoom te creëren. We gebruiken de draai-impuls van de banen waarin de elektronen om de nucleus draaien voor atomisch geheugen. Die heeft een veel hogere energiebarrière en kan er mogelijk ook voor zorgen dat het geheugen van het atoom stabiel is bij kamertemperatuur. Het blijft een magneet met een draai-impuls, maar we kunnen de 0 en 1 toestand beheersen, waardoor ze veel stabieler zijn dan andere magneten."

 

Duizendmaal meer informatie

Op dit moment zijn de elementen die informatie op harde schijven opslaan nog duizendmaal groter dan een atoom. Khajetoorians: "Als we een echte harde schijf van al deze atomen zouden kunnen maken - en daar zijn we nog ver van verwijderd - dan kun je dus duizendmaal meer informatie opslaan dan op de huidige harde schijven."

 

Gerelateerd nieuws

Ocean Grazer kan duurzame energie opslaan voor de lange termijn

Ocean Grazer slaat energie uit golven op voor de lange termijn

De universiteit in Groningen en het bedrijf Ocean Grazer werken samen aan de Ocean Grazer: een systeem om energie op zee te oogsten en op te slaan.

Duizenden kinderen ontdekken wetenschap en technologie tijdens Generation Discover festival

Duizenden kinderen ontdekken wetenschap en technologie tijdens Generation Discover festival

Stuiterballen maken, waterstof splitsen, racen met zoutauto’s en de stad van de toekomst bouwen. Dat komen duizenden kinderen de komende dagen doen op het Generation Discover festival op het Malieveld in Den Haag. Het…

Vaart Roboat straks zelfstandig door in Amsterdam?

Vaart Roboat straks zelfstandig door in Amsterdam? (video)

Amsterdam doet onderzoek naar de mogelijkheid om schepen zelfstandig door de – drukke! – stad te laten varen. Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS Institute) denkt dat de boten in elk geval…

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Product van de maand

RSS
Slim netwerken met Murrelektronik

Met de nieuwe Murrelektronik PROFINET managed switches, wordt het nu heel eenvoudig om te voldoen aan de PROFINET...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 oktober 2018, Eindhoven

Dutch Design Week

Tijdens DDW ontdek je het beste werk en de meest spraakmakende ideeën van mensen die eigenwijs en...

31 oktober 2018, Delft

Radarontwerptechniek

Radars vinden, behalve in de militaire en civiele luchtverkeersleiding, steeds vaker toepassing in nieuwe...

31 oktober 2018, Breda

2-daagse masterclass Process Safety voor Managers

Bij Process Safety gaat het om de veiligheid van het omgaan met gevaarlijke stoffen in procesinstallaties...

Meer agendapunten »