Служба новостей IDG, Бостон

Исследователи IBM научились хранить данные на отдельных атомах

В настоящее время исследователи из Цюриха нашли способ использовать одиночную молекулу нафталоцианина и два атома водорода, в качестве логического переключателяКорпорация IBM продемонстрировала технологию, позволяющую возложить выполнение некоторых компьютерных операций на отдельные молекулы и даже атомы. Это изобретение может со временем привести к созданию компьютерных микросхем размером с пылинку.

Сотрудники из исследовательского центра IBM Almaden Research Center в Калифорнии разработали метод измерения магнитной анизотропии. Анизотропия — свойство магнита, определяющее, способен ли он сохранять определенное направление. Наличию такой способности у атома можно было бы поставить в соответствие двоичную «1», отсутствию — 0, и таким образом атом мог бы хранить соответствующие значения.

Во втором сообщении, поступившем из лаборатории IBM в Цюрихе, говорится, что исследователям удалось использовать отдельные молекулы в качестве электрических переключателей, которые в перспективе смогут заменить транзисторы современных микросхем. Статьи, освещающие обе эти работы, опубликованы в недавнем выпуске журнала Science.

Жизнь после кремния

«Потребуется по крайней мере десять лет, чтобы довести новые технологии до коммерческого применения, но сделанные открытия позволят ученым сделать большой шаг вперед в поиске замены кремнию», — заявил представитель IBM Мэттью Макмахон.

Чтобы сделать компьютерные микросхемы меньше и быстрее, как IBM, так и другие производители полупроводниковых компонентов, в том числе Intel и AMD уже довели характерный размер элементов от 90 до 65 нм в нынешнем поколении микросхем, и планируют за несколько лет довести его до 45 и 32 нм.

Проблема заключается в том, что с каждым уменьшением размеров сделанные из кремния проводящие элементы допускают все большие утечки тока, и когда-нибудь достигнут предела своей применимости.

«Во всех направлениях наших исследований в области нанотехнологий мы пытаемся найти новые типы материалов, способные заменить кремний в компьютерной технике тогда, когда мы столкнемся с его фундаментальными ограничениями, — пояснил Макмахон. — Конечная цель — компьютеры на молекулярном уровне, но до этого, по всей видимости, будут созданы гибридные решения, использующие нынешние технологии и, скажем, углеродные нанотрубки».

По собственному определению IBM, область нанотехнологий — это масштабы 100 нм и меньше. Здесь ученым приходится использовать для наблюдения и манипулирования отдельными атомами чрезвычайно сложное оборудование, в том числе специально выполненная модернизация сканирующего туннельного микроскопа. Он и был применен в данном исследовании.

Следующей задачей, как сказал Макмахон, станет поиск путей осуществления этих экспериментов в более доступных лабораторных условиях, в том числе при комнатной температуре.

«Самособирающиеся» атомы

Также ученым удалось измерить магнитную анизотропию отдельного атома, и теперь нужно будет найти атомы, с которыми можно работать при стабильной температуре, подходящей для создания устройств хранения данных. Но, по словам Макмахона, даже если такие атомы будут найдены, от коммерческого применения технологии их все еще будет отделять около десяти лет.

В настоящее время исследователи из Цюриха нашли способ использовать одиночную молекулу нафталоцианина и два атома водорода, в качестве логического переключателя.

По словам специалистов IBM, спровоцированный ими переход такой молекулы между выключенным и включенным состояниями четко отслеживается, является обратимым и не нарушает ее формы, что позволяет говорить о получении примитивного молекулярного логического вентиля. Теперь они работают над применением найденного метода к другим молекулам, что позволит системе работать как набор логических элементов — строительных деталей микропроцессора.

Даже если ученые достигнут поставленных целей, все еще остается задача производства таких систем в промышленных масштабах. Одна из возможностей — процесс самосборки, когда при определенных условиях атомы естественным образом складываются в требуемые конфигурации. В мае IBM сообщила, что такой подход был использован для изоляции проводников на микросхеме. Вокруг каждого из них были созданы триллионы микроскопических, заполненных вакуумом пор.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями