Las imágenes del microscopio de efecto túnel (STM) muestran los tres estados diferentes de la molécula, que corresponden a un código trinario para encriptar información:en un estado altamente magnético (izquierda), en un estado magnético bajo con átomos que se han acercado (centro) y en un estado magnético igualmente bajo pero girado 45 grados (derecha). Crédito:Manuel Gruber
En los ultimos años, los componentes básicos de los medios de almacenamiento se han vuelto cada vez más pequeños. Pero una mayor miniaturización de la tecnología actual se ve obstaculizada por los límites fundamentales de la mecánica cuántica. Un nuevo enfoque consiste en utilizar las llamadas moléculas de cruce de espín como la unidad de almacenamiento más pequeña posible. Similar a los discos duros normales, estas moléculas especiales pueden guardar información a través de su estado magnético. Para hacerlo deben colocarse sobre superficies sin dañar su capacidad para guardar la información.
Un equipo de investigación de la Universidad de Kiel no solo ha colocado con éxito una nueva clase de moléculas de cruce de espín en una superficie, también han utilizado interacciones que antes se consideraban obstructivas para mejorar la capacidad de almacenamiento de la molécula. Por lo tanto, la densidad de almacenamiento de los discos duros convencionales podría aumentarse teóricamente en más de 100 veces, y los soportes de datos podrían hacerse significativamente más pequeños. Los científicos han publicado sus hallazgos en Nano letras .
La diferenciación entre dos posibilidades es la información más pequeña que puede guardar una computadora. bits como la unidad de almacenamiento electrónica más pequeña, son los bloques de construcción básicos para toda la información almacenada en los discos duros. Se presentan como una secuencia de ceros y unos. En los ultimos años, Los medios de almacenamiento se han vuelto cada vez más pequeños, mientras que su capacidad para almacenar información ha aumentado. Un bit en un disco duro ahora solo requiere un espacio de alrededor de 10 por 10 nanómetros. Esto todavía es demasiado grande para miniaturizar componentes, sin embargo.
"La tecnología que se utiliza actualmente para almacenar datos en discos duros ahora alcanza los límites fundamentales de la mecánica cuántica debido al tamaño del bit. No puede ser más pequeño, desde la perspectiva de hoy, "dice Torben Jasper-Tönnies, investigador doctoral en el grupo de trabajo del profesor Richard Berndt en el Instituto de Física Experimental y Aplicada de la Universidad de Kiel. Él y sus colegas usaron una sola molécula para codificar un poco para demostrar un principio que podría permitir discos duros aún más pequeños con más almacenamiento en el futuro. "Nuestra molécula tiene un tamaño de solo un nanómetro cuadrado. Incluso con esto solo, un bit podría codificarse en un área 100 veces más pequeña de lo que se requiere actualmente, ", dice el Dr. Manuel Gruber. Este sería otro paso hacia cambiar los límites de la física cuántica en la tecnología de almacenamiento.
La punta del STM (amarillo) asume el papel de un cabezal de lectura y escritura de un disco duro para la molécula adherida a la superficie de nitruro de cobre (negro). Crédito:Manuel Gruber
La molécula que utilizó el equipo de investigación puede asumir dos estados magnéticos diferentes, y cuando se fija a una superficie especial, también puede cambiar su conexión con la superficie. Luego se puede cambiar entre un estado magnético alto y bajo, y girado 45 grados. "Cuando se transfiere a la tecnología de almacenamiento, podríamos representar información sobre tres estados:los que son 0, 1 y 2, "explicó Jasper-Tönnies." Como unidad de almacenamiento, no tendríamos un poco, tendríamos un 'trit'. El código binario se convertiría en código trinario ".
El desafío para los investigadores fue encontrar una molécula adecuada y una superficie adecuada, además de usar el método correcto para conectar los dos de una manera que aún les permita funcionar. "Moléculas magnéticas, las llamadas moléculas de cruce de espín, son muy sensibles y se dañan fácilmente. Necesitábamos encontrar una manera de unir firmemente la molécula a la superficie sin afectar su capacidad de cambio, "explicó Gruber.
Sus experimentos finalmente dieron sus frutos:los químicos del grupo de trabajo del profesor Felix Tuczek en el Instituto de Química Inorgánica sintetizaron una molécula magnética de una clase especial (la llamada molécula de cruce de espín Fe (III)). Los físicos Jasper-Tönnies, Gruber y Sujoy Karan pudieron depositar esta molécula en una superficie de nitruro de cobre mediante evaporación. Usando electricidad, se puede cambiar entre diferentes estados de giro, y también entre dos direcciones diferentes (en el llamado estado de bajo giro). La punta fina de un microscopio de túnel de barrido (STM) actúa como cabezal de lectura y escritura de un disco duro en sus experimentos. Permite que la molécula no solo se "escriba" como medio de almacenamiento, pero también para ser "leído" usando electricidad.
Antes de que estas moléculas se puedan utilizar como almacenamiento de datos a nivel industrial, debe llevarse a cabo más investigación. En efecto, la prueba de principio se demuestra utilizando equipos voluminosos, y se requiere más trabajo para integrar dicha memoria molecular en un pequeño chip.
