Hovorí sa, že množstvo údajov neustále rastie, až kým nevyplní celý dostupný priestor. Asi pred dvadsiatimi rokmi bolo bežné ukladať softvér, hudbu vo formáte MP3, filmy a ďalšie súbory na počítači, ktorý sa mohol v priebehu rokov nahromadiť. V tých dňoch, keď pevné disky obsahovali desiatky gigabajtov pamäte, skončili takmer nevyhnutne pretečením.
Teraz, keď je k dispozícii rýchly vysokorýchlostný internet a nemyslíme ani na stiahnutie DVD s kapacitou 4,7 GB, je ukladanie údajov ešte rýchlejšie. Odhaduje sa, že celkový objem údajov uložených v počítačoch na celom svete stúpne zo 4,4 biliónov gigabajtov v roku 2013 na 44 biliónov v roku 2020. To znamená, že v priemere generujeme približne 15 miliónov gigabajtov za deň. Aj keď sa pevné disky teraz merajú v tisícoch gigabajtov, nie v desiatkach, stále máme problém s ukladaním.
Veľa výskumu a vývoja sa venuje hľadaniu nových spôsobov ukladania údajov, ktoré by umožnili väčšiu hustotu a tým aj ukladanie ďalších informácií s väčšou energetickou účinnosťou. Niekedy je to kvôli aktualizácii známych a dobre známych metód. Napríklad spoločnosť IBM nedávno oznámila novú technológiu. Ich magnetická páska je schopná uložiť 25 gigabajtov informácií na štvorcový palec (asi 6,5 štvorcových centimetrov) - nový svetový rekord pre technológiu staršiu ako šesťdesiat rokov. Aj keď dnešné pevné disky majú vyššiu hustotu, okolo 200 gigabajtov na štvorcový palec, magnetické pásky sa stále bežne používajú na zálohovanie údajov.
Moderný výskum v oblasti ukladania údajov sa však už zaoberá jednotlivými atómami a molekulami, čo je objektívne posledná hranica technologickej miniaturizácie.
Monatomické a monomolekulárne magnety nemusia komunikovať so susednými magnetmi, aby si zachovali svoju magnetickú pamäť. Ide o to, že tu pamäťový efekt vyplýva zo zákonov kvantovej mechaniky. Pretože atómy alebo molekuly sú omnoho menšie ako v súčasnosti používané magnetické domény a môžu sa používať skôr individuálne ako v skupinách, môžu byť pevnejšie „zbalené“, čo by mohlo viesť k obrovskému skoku v hustote údajov.
Takáto práca s atómami a molekulami už nie je sci-fi. Účinky magnetickej pamäte v jednomolekulárnych magnetoch boli prvýkrát objavené už v roku 1993 a podobné účinky pre jedno atómy magnetov boli demonštrované v roku 2016.
Hlavným problémom, ktorému tieto technológie čelia od laboratória po hromadnú výrobu, je to, že ešte pri normálnej teplote okolia nefungujú. Jediné atómy aj monomolekulárne magnety vyžadujú chladenie kvapalným héliom (až do teploty - 269 ° C), čo je drahý a obmedzený zdroj. Výskumná skupina na Chemickej fakulte v Manchestri však nedávno dosiahla magnetickú hysterézu alebo objavenie sa efektu magnetickej pamäte v magnetu s jednou molekulou pri -213 ° C pomocou novej molekuly odvodenej od prvkov vzácnych zemín, ako sa uvádza v ich liste. časopisu Nature. Po skoku 56 stupňov boli teda iba 17 stupňov od teploty tekutého dusíka.
Existujú však aj ďalšie problémy. Na skutočné ukladanie jednotlivých bitov údajov musia byť molekuly pripevnené k povrchom. Toto sa už dosiahlo s magnetmi s jednou molekulou v minulosti, ale nie pre najnovšiu generáciu magnetov s vysokou teplotou. Súčasne sa tento účinok už preukázal na jednotlivých atómoch fixovaných na povrchu.
Propagačné video:
Posledným testom je demonštrácia nedeštruktívneho čítania informácií z jednotlivých atómov a molekúl. Tento cieľ bol prvýkrát dosiahnutý v roku 2017 tímom výskumných pracovníkov z IBM, ktorý predstavil najmenšie magnetické pamäťové zariadenie postavené na monatomickom magnete.
Avšak bez ohľadu na to, či sa monatomické a monomolekulárne pamäťové zariadenia skutočne uplatnia a rozšíria, úspechy základnej vedy v tomto smere nemožno len považovať za jednoducho fenomenálne. Metódy syntetickej chémie vyvinuté výskumnými skupinami, ktoré pracujú s jednomolekulárnymi magnetmi, dnes umožňujú vytvárať molekuly s jednotlivými magnetickými vlastnosťami, ktoré nájdu uplatnenie v kvantovom výpočte a dokonca aj pri zobrazovaní magnetickou rezonanciou.
Igor Abramov