Элементарная единица кодирования информации, бит, может принимать значения «ноль» и «единица». Что это означает на практике – зависит от развития технологий. Бит может соответствовать включённой или выключенной лампе, транзистору и т.д. Сейчас исследователи подошли к минимальному теоретически возможному пределу – кодированию информации с помощью состояния электронов в атомах.
Учёные из Технологического института Карлсруэ (Германия) вместе с исследователями из Страсбургского института физики и химии материалов (Франция) и Университета Чиба (Япония) продемонстрировали явление гигантского магнитного сопротивления для отдельных молекул фталоцианина. Это означает, что исследователи научились использовать магнитное поле, чтобы влиять на состояние электронов в молекуле. Работаопубликованав журнале Nature Nanotechnology, а популярное изложениепредставленона сайте института.
Гигантское магнитное сопротивление–это эффект резкого снижения электрического сопротивления материала при воздействии магнитного поля. На нём основана работа современных жёстких дисков.Альбер Фер(Albert Fert)иПетер Грюнберг(Peter Grunberg),получившие в 2007 году Нобелевскую премию за исследование гигантского магнитного сопротивления, работали с кристаллами, состоящими из чередующихся слоёв ферромагнетика и немагнитного металла (например, железа и хрома). В новой работе в качестве немагнитного вещества выступали отдельные молекулы фталоцианина, а в качестве ферромагнетика–игла сканирующего туннельного микроскопа.
Изображение фталоцианина, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Разные цвета соответствуют различным спиновым состояниям. Изображение Центра функциональных наноструктур Технологического института Карлсруэ
Снижение электрического сопротивления связано с тем, что внешнее магнитное поле действует на электроны по-разному в зависимости от их спина–квантовой характеристики, которую упрощённо можно назвать«направлением вращения»электрона. Спин электрона может принимать два значения, их называют +1/2 и -1/2. Если будет разработана технология, позволяющая использовать спин отдельного электрона как элементарный носитель информации (бит), то все книги, фильмы и музыку, созданные человечеством, можно будет хранить на единственной флешке.
«Использование спина для кодирования информации имеет ряд преимуществ,–цитируетВульфа Вульфхекеля(Wulf Wulfhekel),ведущего автора исследования, сайт IEEE Spectrum.–Это энергонезависимая память, то есть вам не нужно электричество, чтобы сохранить текущее состояние. Если вы выключите компьютер и включите его снова, вам не понадобится ждать, пока он загрузится. К тому же расход энергии при использовании такой памяти будет намного меньше, что очень важно для мобильных устройств».
Источник информации:
S.Schmaus, A.Bagrets, Y.Nahas, T.K.Yamada, A.Bork, M.Bowen, E.Beaurepaire, F.Evers, and W.Wulfhekel.«Giant magnetoresistance through a single molecule». Nature Nanotechnology, 2011, doi:10.1038/nnano.2011.11.
Комментариев нет:
Отправить комментарий