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

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Onderhoud sluizen en bruggen voorspeld door continue metingen

Bruggen en sluizen die langer meegaan, minder energie verbruiken en minder vaak gestremd zijn. Dat is het resultaat als je beter kunt voorspellen wanneer onderhoud precies nodig is. In het programma Vitale Assets laten…

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Nieuwe deeltjes ontdekken met behulp van zwarte gaten

Sommige theorieën die verder gaan dan het Standaardmodel van de elementairedeeltjesfysica voorspellen dat er nieuwe, ultralichte deeltjes bestaan met veel kleinere massa’s dan die van de lichtste bekende deeltjes in…

Vlaanderen heeft tien nieuwe ‘Fabrieken van de Toekomst’

Vlaanderen heeft tien nieuwe ‘Fabrieken van de Toekomst’

Tijdens de vijfde editie van de Factory of the Future Awards hebben tien Belgische bedrijven de titel Factory of the Future ontvangen uit handen van minister-president Geert Bourgeois. "Deze productiebedrijven…

Webshop

webshop

 

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

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

Meer agendapunten »