Ir teiciens, ka datu daudzums vienmēr pieaug, līdz tas aizpilda visu pieejamo vietu. Iespējams, pirms divdesmit gadiem datorā bija ierasts glabāt programmatūru, MP3 mūziku, filmas un citus failus, kas gadu gaitā varēja uzkrāties. Tajos laikos, kad cietie diski varēja glabāt desmitiem gigabaitu atmiņas, tie gandrīz neizbēgami beidzās ar pārpildīšanu.
Tagad, kad ir pieejams ātrs platjoslas internets un mēs pat nedomājam par 4,7 GB DVD lejupielādi, datu glabāšana notiek vēl ātrāk. Tiek lēsts, ka kopējais datoros glabāto datu apjoms visā pasaulē pieaugs no 4,4 triljoniem gigabaitu 2013. gadā līdz 44 triljoniem 2020. gadā. Tas nozīmē, ka vidēji dienā mēs saražojam apmēram 15 miljonus gigabaitu. Kaut arī cietie diski tagad tiek mērīti tūkstošos gigabaitu, nevis desmitos, mums joprojām ir atmiņas problēma.
Liela daļa pētījumu un attīstības tiek veltīta jaunu datu glabāšanas veidu atrašanai, kas ļautu iegūt lielāku blīvumu un tādējādi uzglabāt vairāk informācijas ar lielāku energoefektivitāti. Dažreiz tas ir saistīts ar pazīstamu un labi zināmu metožu atjaunināšanu. Piemēram, IBM nesen paziņoja par jaunu tehnoloģiju. Viņu magnētiskā lente spēj uzglabāt 25 gigabaitus informācijas uz kvadrātcollu (apmēram 6,5 kvadrātcentimetriem) - tas ir jauns pasaules rekords tehnoloģijai, kas ir sešdesmit gadus veca. Lai arī mūsdienu cietvielu diskiem ir lielāks blīvums, aptuveni 200 gigabaiti uz kvadrātcollu, datu dublēšanai joprojām parasti izmanto magnētiskās lentes.
Tomēr mūsdienu pētījumi datu glabāšanas jomā jau nodarbojas ar atsevišķiem atomiem un molekulām, kas objektīvi ir tehnoloģiskās miniatūrizācijas pēdējā robeža.
Monatomiem un monomolekulāriem magnētiem nav jāsazinās ar blakus esošajiem, lai saglabātu to magnētisko atmiņu. Lieta ir tāda, ka šeit atmiņas efekts rodas no kvantu mehānikas likumiem. Tā kā atomi vai molekulas ir daudz mazākas nekā pašlaik izmantotie magnētiskie domēni un tos var izmantot atsevišķi, nevis grupās, tos var “iesaiņot” stingrāk, kas varētu izraisīt milzīgu datu blīvuma lēcienu.
Šāda veida darbs ar atomiem un molekulām vairs nav zinātniskā fantastika. Magnētiskās atmiņas ietekme vienmolekulāros magnētos pirmo reizi tika atklāta 1993. gadā, un līdzīga ietekme uz viena atoma magnētiem tika demonstrēta 2016. gadā.
Galvenā problēma, ar kuru saskaras šīs tehnoloģijas no laboratorijas līdz masveida ražošanai, ir tā, ka tās vēl nedarbojas normālā apkārtējās vides temperatūrā. Gan atsevišķiem atomiem, gan vienmolekulāriem magnētiem nepieciešama dzesēšana ar šķidru hēliju (līdz temperatūrai –269 ° C), un tas ir dārgs un ierobežots resurss. Tomēr nesen Mančestras Universitātes Ķīmijas skolas pētījumu grupa panāca magnētisko histerēzi jeb magnētiskās atmiņas efekta parādīšanos vienas molekulas magnētā temperatūrā - 213 ° C, izmantojot jaunu molekulu, kas iegūta no retzemju elementiem, kā teikts viņu vēstulē. žurnālam Daba. Tādējādi, veicot lēcienu par 56 grādiem, tie bija tikai 17 grādi no šķidrā slāpekļa temperatūras.
Tomēr ir arī citas problēmas. Lai faktiski saglabātu atsevišķus datu bitus, molekulām jābūt piestiprinātām pie virsmām. Tas jau tika sasniegts ar vienmoleku magnētiem pagātnē, bet ne ar jaunākās paaudzes augstas temperatūras magnētiem. Tajā pašā laikā šī iedarbība jau ir pierādīta atsevišķiem atomiem, kas fiksēti uz virsmas.
Reklāmas video:
Galīgais pārbaudījums ir nesagraujošas informācijas nolasīšana no atsevišķiem atomiem un molekulām. Šo mērķi 2017. gadā pirmo reizi sasniedza IBM pētnieku grupa, kas demonstrēja mazāko magnētiskās atmiņas ierīci, kas veidota uz monatomijas magnēta pamata.
Tomēr neatkarīgi no tā, vai monatomiskās un vienmolekulārās atmiņas ierīces faktiski tiks izmantotas praksē un plaši izplatītas, fundamentālo zinātņu sasniegumus šajā virzienā nevar noliegt tikai fenomenāli. Sintētiskās ķīmijas metodes, kuras izstrādājušas pētījumu grupas, kas strādā ar vienas molekulas magnētiem, šodien ļauj izveidot molekulas ar individuālām magnētiskajām īpašībām, kuras atradīs pielietojumu kvantu skaitļošanā un pat magnētiskās rezonanses attēlveidošanā.
Igors Abramovs