Postoji izreka da količina podataka uvijek raste sve dok ne popuni sav raspoloživi prostor. Možda je prije dvadeset godina bilo uobičajeno pohranjivati softver, MP3 glazbu, filmove i druge datoteke na računalo koje su se tijekom godina mogle nakupljati. U one dane, kad su tvrdi diskovi mogli držati desetine gigabajta memorije, gotovo su se neizbježno završili prepuni.
Sada kada je dostupan brzi širokopojasni internet i uopće ne razmišljamo o preuzimanju DVD-a od 4,7 GB, pohrana podataka je još brža. Procjenjuje se da će ukupna količina podataka pohranjenih na računalima širom svijeta porasti sa 4,4 bilijuna gigabajta u 2013. na 44 bilijuna 2020. To znači da u prosjeku generiramo približno 15 milijuna gigabajta dnevno. Iako se tvrdi diskovi sada mjere u tisućama gigabajta, a ne deseci, i dalje imamo problema s pohranom.
Mnogo je istraživanja i razvoja posvećeno pronalaženju novih načina za pohranu podataka koji bi omogućili veću gustoću, a time i pohranjivanje više informacija s većom energetskom učinkovitošću. Ponekad je to posljedica ažuriranja poznatih i dobro poznatih metoda. Primjerice, IBM je nedavno najavio novu tehnologiju. Njihova magnetska vrpca može pohraniti 25 gigabajta informacija po kvadratnom inču (oko 6,5 kvadratnih centimetara) - novi svjetski rekord u tehnologiji staroj šezdeset godina. Iako današnji čvrsti diskovi čvrstog stanja imaju veću gustoću, oko 200 gigabajta po kvadratnom inču, magnetske vrpce i dalje se obično koriste za izradu sigurnosnih kopija podataka.
Međutim, suvremena istraživanja na području pohrane podataka već se bave pojedinačnim atomima i molekulama, što je objektivno posljednja granica tehnološke minijaturizacije.
Monatomski i mono-molekularni magneti ne trebaju komunicirati sa susjednim radi održavanja magnetske memorije. Stvar je u tome što ovdje učinak pamćenja proizlazi iz zakona kvantne mehanike. Budući da su atomi ili molekule mnogo manji od trenutno korištenih magnetskih domena i mogu se koristiti pojedinačno, a ne u skupinama, mogu se čvršće "pakirati", što bi moglo dovesti do ogromnog skoka u gustoći podataka.
Ovakav rad s atomima i molekulama više nije znanstvena fantastika. Učinci magnetske memorije u jedno-molekularnim magnetima prvi put su otkriveni još 1993. godine, a slični učinci za mono-atome magneta demonstrirani su 2016. godine.
Glavni problem s kojim se ove tehnologije suočavaju od laboratorija do masovne proizvodnje jest taj da one još ne rade na normalnim sobnim temperaturama. I jednostruki atomi i jedno-molekularni magneti zahtijevaju hlađenje tekućim helijem (do temperature od - 269 ° C), a ovo je skup i ograničen resurs. Međutim, nedavno je istraživačka skupina na Sveučilištu za kemiju na Sveučilištu u Manchesteru postigla magnetsku histerezu ili pojavu efekta magnetske memorije u jednom-molekularnom magnetu na - 213 ° C koristeći novu molekulu izvedenu iz elemenata rijetke zemlje, kako je navedeno u njihovom pismu u časopisu Nature. Dakle, nakon skoka od 56 stupnjeva, bili su samo 17 stupnjeva od temperature tekućeg dušika.
Međutim, postoje i drugi problemi. Da bi se zapravo pohranile pojedinačne bitove podataka, molekule se moraju pričvrstiti na površine. U prošlosti su to već bili postignuti s jedno molekularnim magnetima, ali ne i za najnoviju generaciju visokotemperaturnih magneta. U isto vrijeme, ovaj se učinak već pokazao na pojedinačnim atomima učvršćenim na površini.
Promotivni video:
Krajnji test je demonstracija nerazornog čitanja informacija iz pojedinih atoma i molekula. Taj je cilj prvi put postigao 2017. godine tim istraživača iz IBM-a, koji je pokazao najmanji magnetski uređaj za pohranu izgrađen s monatomskim magnetom.
Međutim, bez obzira na to hoće li se monatomski i jedno molekularni memorijski uređaji zaista primijeniti u praksi i postati široko rasprostranjeni, dostignuća fundamentalne znanosti u ovom smjeru ne mogu se osim priznati kao jednostavno fenomenalna. Metode sintetske kemije koje su razvile istraživačke grupe koje rade s jedno-molekularnim magnetima omogućuju danas stvaranje molekula s pojedinačnim magnetskim svojstvima, koje će naći primjenu u kvantnom računanju, pa čak i u snimanju magnetske rezonancije.
Igor Abramov