На днях на тайваньском онлайновом ресурсе The Digitimes мне на глаза попалась занимательная аналитическая заметка. На основании внутренних рекламных исследований компании Samsung Electronics там приводился прогноз о том, что теснее к 2010 году ёмкость флэш-памяти NAND-разновидности, определенной в ПК, превзойдет по объёму память разновидности DRAM. Прогноз, составлен с учётом не совсем только роста репутации флэш-технологий ускорения загрузки прибавлений – вроде Intel Turbo Memory, AMD HyperFlash либо Microsoft ReadyBoost, тот или иной на поколению сочинено набрать популярность теснее в 2008 году, но также прогноза ожидаемого роста репутации так нарекаемых "твердотельных" (SSD, Solid State Drives) и гибридных жёстких дисков (HHD, Hybrid Hard Disks), применяющих флэш-память NAND-разновидности. Мыслю, о SSD-дисках наслышаны все, почти все аналитики и совсем предсказывают погибель классическим винчестерам с магнитными пластинами – как SSD-накопители важно подешевеют. Но сегодняшний день речь не о этом, нас эти известья интересует едва лишь в той плоскости: будущность налаженности хранения предоставленных пока неясно. "Одолеет" ли цельных и вся флэш, будут ли изготовители обычных жёстких дисков дальше показывать чудеса архитектуры перпендикулярной записи в совокупы с экзотическими магнитными подложками и рекордными головками, придёт ли им целым на замену новое волшебство технологий – пока неведомо.

Некую ясность в перспективы налаженности хранения предоставленных на данной для нас недельке внесла компания IBM. Ежели водиться пунктуальным, инженеры IBM фактически "похоронили" традиционные методы хранения предоставленных, и, ежели всё получится так гладко как в пресс-релизе компании, с течением времени мы сможем пренебрегать и о флэше, и о магнитных дисках. Два новейших научных заслуги профессионалов IBM конкретизировали идею употребления нанотехнологий для хранения предоставленных так отчётливо, что далее теснее некуда: предполагается, что для хранения колочена инфы будет использоваться… раздельно забранная молекула либо даже единичный атом!

Сущность передовых достижений учёных из IBM можнож разбить на две доли, что, фактически разговаривая, и имелось изготовлено в релизе компании. В основном известьи говорится о том, что учёные IBM из исследовательского центра Almaden Research Center (Сан-Хосе, Калифорния) достигли полноценного прогресса в исследовании количественных параметров так именуемой магнитной анизотропии (magnetic anisotropy) раздельно арестованного атома. Идет выделить, что ранее ещё никому не удавалось измерить магнитную анизотропию отдельного атома. Количественные исследования данной для нас основательной величины водят к далековато идущим технологическим последствиям прикладного плана, а конкретно – оценке практических потенциалов беречь информацию отдельным атомом. Благодаря сиим исследованиям в перспективе возникает потенциал конструировать "магнитные" хранилища на основанию мини-кластеров из атомов, а то и отдельных атомов.

Молекулярная логика
IBM и квадриллионы б в спичечном коробке

Отдельный атом в качестве ячейки хранения предоставленных:
атом железа с определенной магнитной ориентацией над специальной медной пластинкой



В научной публикации под заглавием Large Magnetic Anisotropy of a Single Atomic Spin Embedded in a Surface Molecular Network, учёные из IBM поведали, что для тестов с определением магнитной анизотропии отдельного атома железа употребляли сканирующий туннельный микроскоп (STM, Scanning Tunneling Microscope) и специальную медную пластинку.

Только лишь представьте для себя масштабы этого дерзостной идеи! Хранилище инфы, выполненное на основанию атомарной нанотехнологии IBM, дозволит расположить наиболее 1 квадриллиона (1000 триллионов, либо 1 миллиона млрд) бит предоставленных – это наиболее 30 тыщ полноформатных кинофильмов либо все те миллионы видеороликов, что расположены сегодня на YouTube, в установке размахом с iPod. Для сопоставления: современные магнитные диски обычных винчестеров употребляют для хранения предоставленных магнитные структуры из приблизительно 1 миллиона атомов на каждый бит инфы. Очевидно, все эти легковерные аналогии с современными портативными плеерами приводятся едва лишь для демонстрации внушительности масштабов раскрывающейся перспективы; в реальности же, мы, люди эпохи обычных компьютерных агрегатов, на данный момент даже приблизительно не сможем представить для себя электронные установки с экими циклопическими потенциалами хранения инфы либо даже предсказать раскрывающиеся вероятности. Вот для вас навскидку: как насчёт настенного ЖК телека, берегущего в собственных недрах в цифровом облике всю мировую фильмотеку - от основных колёсиков братьев Люмьер до наших дней, с наибольшим разрешением "рисунки"?

Примечательно, что в тот же на днях на вебсайте IBM взял увлекательный пресс-релиз, посвящённый наиболее чем 20-летнему пребыванью компании в области разработки… нанотехнологий. Очевидно, учёные из IBM Research, заработавшие в 1986 году Нобелевскую премию в области физики за изобретение в 1981 году сканирующего туннельного микроскопа (Scanning Tunneling Microscope, STM), навряд ли обширно манипулировали настолько модным сегодня термином "нанотехнологии". Все же конкретно изобретение устройства для наблюдения за поведением отдельных атомов стало один-одинехонек из основополагающих критерий происхожденья в итоге сегодняшнего контраста дисциплин, в совокупы нарекаемых "нанотехнологии".

Молекулярная логика
IBM и квадриллионы б в спичечном коробке

Нобелевские лауреаты Хайнрих Рорер (Heinrich Rohrer, слева) и Герд Бинниг (Gerd Binnig, справа) из IBM Zurich Research Laboratory, изобретатели основного поколения сканирующих туннельных микроскопов (1981)


Надлежащим вкладом IBM в развитие идущих в ногу со временем нанотехнологий стало изобретение в 1986 году общо с учёными Стэнфордовского института (Stanford University) сканирующего атомного зондового микроскопа высочайшего разрешения - AFM (Atomic Force Microscope). В 1988 году учёным IBM удалось провести наблюдение излучения фотона нанометровой структурой, что позволило приступить к исследованию люминесценции и флюоресценции в нано-масштабах.

В 1989 году Дону Эйгеру (Don Eigler), учёному из IBM, в первый раз удалось с подмогой STM манипулировать отдельными атомами и составить аббревиатуру "I-B-M" из 35 атомов ксенона, что стало мировым рекордом составления самого маленького корпоративного логотипа.

Дальше, в 1991 году, учёные из IBM в первый раз показали вероятности употребления атома в качестве логического ключа, а в 1993 году учёные из IBM и NEC самостоятельно товарищ от товарища раскрыли однорядные углеродные нанотрубки и способ их производства с употреблением железных катализаторов. В 1996 году учёным из IBM в первый раз удалось достигнуть перемещения и позиционирования отдельных молекул с подмогой STM при к-тной тмп-ре. В том же году водились сделаны самые маленькие в мире счёты из 10 атомов, а 2-мя годами позднее имелось сотворено "молекулярное колесо", продемонстрировавшее вероятности творенья наномеханизмов и нанодвигателей.

По сути в выше упомянутом пресс-релизе размещено этакое большое число занимательных открытий IBM в области нанотехнологий, что, подозреваю, придётся как-нибудь отыскать период, чтоб нацарапать о этом отдельную статью, а то и целый цикл – изложенные там интереснейшие факты вправду того заслуживают. Все же в рамках данной для нас публикации главно осознать одно: открытия вроде количественного измерения магнитной анизотропии атома с бухты-барахты не делаются, явно, что для открытий сходственного степени требуются солидные и постоянные инвестиции, а также годы заботливых исследований. Это на заметку для тех, кто верует, что с нуля да в аккуратном поле за год можнож выстроить научную школу с устоявшимися традициями.

Все же перейдём ко второму сенсационному заявлению учёных IBM. В публикации под заглавием Current-Induced Hydrogen Tautomerization and Conductance Switching of Naphthalocyanine Molecules, сообщается о практическом творении в цюрихской лаборатории IBM - Zurich Research Lab, основного в мире переключателя на основанию единственной молекулы, способного обеспечить безупречные бесперебойные срабатывания без разрушения целостности наружной структуры молекулы. Научная занятие обрисовывает потенциал отдельной органической молекулы нафталоцианина (naphthalocyanine) "зачислять" условные состояния "вкл." либо "выкл." с подмогой 2-ух атомов водорода. Примечательно, что ранее учёным из IBM теснее удавалось показать переключение состояний отдельной забранной молекулы, правда, при всем этом молекула в процессе конфигурации состояния необратимо изменяла близкую форму, мастеря тем несостоятельными уразуменья о практическом творении каких-или логических ингредиентов.

Молекулярная логика
IBM и квадриллионы б в спичечном коробке

Процесс "переключения" в молекуле нафталоцианида

Переключатель, ключ, свич, вентиль – как его не назови, в прикладном смысле сущность одна: речь о макете молекулярного транзистора - базисного компонента всех вычислительных налаженности, только лишь еще наиболее маленького, существенно наиболее скорого и употребляющего энергию на почти все порядки наименьшую, ежели любые транзисторы в идущих в ногу со временем процессорах либо модулях памяти.

Молекулярная логика
IBM и квадриллионы б в спичечном коробке

Процесс "переключения" в молекуле нафталоцианида

На этом открытия учёных IBM не ограничиваются: вместе с вероятностью отдельной молекулы выполнять роль ключа, исследователи также на практике узнали потенциал употребления атомов в составе одной молекулы для перестановки атомов в склонных вблизи примыкающих молекулах. Другими словами, на самом деле, вышел такой простый логический компонент, способный работать без разрушения молекулярной структуры.

К раскаянию, все эти исследования пока не располагают практического прибавленья – разве что способны разбудить бешеную фантазию более впечатлительных журналистов и сочинителей научной фантастики. Все же доказательство новейших необыкновенных параметров атомов и молекул на практике для научной общественности неоценимо. Очевидно, до возникновения в рознице основного "нановинчестера" пройдёт ещё максимум периода, все же новейшие открытия учёных из IBM сейчас дадут серьёзный импульс исследованиям в области нанотехнологий, направленных на творение структур для ультракомпактных компонентов атомарного масштаба.

А что все-таки далее?

В то период как разработка обычных CMOS-чипов всё почаще встречает с природными ограничениями законов физики нашего мира. Чрезвычайно быстро принципиальным ограничением технологии готов стать этакая "досадная мелочь" как длина волны электрона, тот или другой сочиняет что-то вроде 10 нанометров – этого полностью хватить, чтоб сделать невыносимым творение полупроводников с атомарными размахами, другими словами, порядка 1 ангстрема.

В эких соглашениях модульная молекулярная логика полностью готов стать один-одинехонек из возможных кандидатов на замещение кремниевых технологий. "Один-одинехонек из" – поэтому, что учёные к истинному фактору теснее успели придумать множество разных нанотехнологий творенья прототипов транзисторных вентилей и логических ингредиентов, и тот или другой из их "пойдёт в серию", на данный момент предугадать чрезвычайно тяжело. Вообщем, логика на основанию молекулярных модулей – пожалуй, пока что, ежели так можнож выразиться, "самая компактная".

С иной сторонки, мысль употребления молекул в качестве компонентов электроники также пока находится в зачаточном состоянии. Требуются последующие шаги, приближающие нас к практическому применению открытий IBM в настоящих установках.

В качестве эких шагов учёные из IBM наметили измерение анизотропии разных разновидностей атомов при к-тной тмп-ре, с целью поиска стабильных сверхплотных субстанций. Экие находки вправду дозволят разговаривать о коммерциализации открытия и вероятности массового производства сверхъёмких жёстких дисков. По словам Сайруса Хирджибехедина (Cyrus Hirjibehedin), учёного из IBM, "надлежащим нашим шагом станет поиск успешной композиции 2-ух субстанций – специфичных "магнитных" атомов и специфичных же подложек, тот или другой сумеют обеспечить стабильное сохранение близкой магнитной ориентации, плюс обеспечить потенциал скорого переключения меж состояниями". И сейчас, пожалуй, главная фраза: "We hope to be able to demonstrate such a stable media material within the next couple of years". Другими словами, схожее сочетание субстанций учёные из IBM хотят отыскать в ближайшую несколько лет, а это теснее не дальняя перспектива, но полностью обозримое будущность технологии!

В ближайшее время, часто зачитываясь известиями о новейших открытиях в области молекулярной и квантовой физики, прорывах в нанотехнологиях, я теснее совершенно не стал дивиться вещам, от тот или другой в итоге едва лишь пару лет назад глаза вылезали на лоб от удивления. А сейчас – и невидимость, и левитация, и триллионы мб в спичечном коробке, а давеча вот даже строчили про идеи употребления ДНК в качестве шаблонов для нанолитографии… Восхищают теснее даже не очередные чудеса нанотехнологий, а скорость их возникновения. Что все-таки будет далее, ежели даже для меня, начинавшего с перфокарт и 40-мегабайтных винчестеров, все эти новинки о нанотехнологиях равномерно делаются нормой?

Разочаровывает, пожалуй, едва лишь одно – большая часть дивных извещений о открытиях в области нанотехнологий, прибывает из-за границы, предпочтительно из-за океана. Согласитесь, еще приятнее имелось бы чаще узнавать о российских открытиях. Как в старенькые благие поры: "мы – спутник, вы – 2-ой, мы – луноход, вы – посадку на Луну". По другому, иной раз достается "мы балет, а вы – цветное телевидение", в душе отчего-то остаётся осадок, что нас где-то "надули"…
Дата публикации статьи: 26-05-2016, 22:42