原子级存储实现超高数据存储密度

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原子级存储实现超高数据存储密度是怎么回事，是真的吗？2016年07月27日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                原子级存储实现超高数据存储密度
                               
                                移动一个原子的位置来表示0或1，把存储密度推向极致。
                               
                                 


【图注】扫描隧道显微镜下的1KB存储器，上面存储的信息是物理学家费曼的著名演讲There's Plenty of Room at the Bottom的一个章节


如今，现代社会每天创造的信息量超过10亿GB。用尽可能小的空间来储存尽可能多的数据，这个目标正变得越来越重要。代尔夫特大学（Delft University）科维理纳米研究所（Kavli Institute of Nanoscience）的科研团队成功地把这项工作做到了极致：他们用一个氯原子来储存一个字节的数据，制造出一个1KB（8000bit）的存储器。“理论上来说，以这样的数据存储密度，我们可以把有史以来所有的书籍塞进一个邮票大小的存储器。”这个团队的首席科学家Sander Otte说。他们成功实现了每平方英寸500TB的存储密度，是目前最顶级的商用硬盘的500倍。他和他的团队的研究成果发表在7月份的《自然 纳米技术》杂志（Nature Nanotechnology）上。

1959年，物理学家费曼（Richard Feynman）预言，我们可以使用小机器制造出更小的机器，而这更小的机器，又可以用于制造比它还小的机器。在他的著名演讲There's Plenty of Room at the Bottom中，他展望了这样的未来，如果我们可以控制每个原子，把它们放置在精确的位置，构成特定的图形，我们就可以用原子来存储信息。为了向富有远见的费曼致敬，Otte团队将这个演讲中的一个章节编码存储在他们制造的仅仅100nm见方的存储器中，

研究团队使用扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope，STM）中的极为尖细的探针来控制原子，STM的探针可以在材料表面扫描和探测单个原子，同样也可以用来移动原子。“我们可以把这比作滑动拼图。”Otte向我们解释道，“存储器的每一个bit都是由材料表面铜原子之间的两个位置和一个氯原子构成的，我们可以让氯原子在这两个位置之间来回滑动，如果氯原子位于上方，就在下方形成一个空洞，我们把这种状态定为1，如果空洞在上方而氯原子在下方，这种状态就表示0。”如果不在空洞附近，氯原子是被其他氯原子包围的，所以它们的位置可以固定下来，这就是采用空洞的存储方式比采用疏松排布的原子更稳定可靠也更适合数据存储的原因。

研究人员将这个存储器的空间以8byte（64bit）为一个数据单元块进行划分，每一个数据块都有一个标识，与数据存储原理类似，这标识是用氯原子空洞构成烦人特定图案。研究者的灵感来源于像素化方形条码，即常用于机票和演唱会门票扫描验证的二维码，或者说QR码，这些由原子空洞形成的特定图案就像是微缩版的QR码，携带着数据块在铜原子层上的精确位置信息。这些微型QR码可以指示出存储器中的某个数据块是否失效，例如掺入了杂质或者表面损伤。这使得这种存储技术可以比较简便地放大到更大的尺寸，即使铜原子层表面可能存在缺陷。

这一新技术在稳定性和可扩展性方面前景光明，但是，这类存存储技术不会很快应用在数据中心中。Otte表示：“这种存储器目前还只能在超净的真空环境和极低的温度（使用液氮保持77K的低温）下运行，所以原子级尺度的数据存储技术在现实生活中得以应用为时尚早，但是这一研究成果的确是很重要的一大进步。”

翻译：刘卓  
审校：王舟

原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160718133000.htm