L'hard disk diventa atomico.

Fonte: Internet13 marzo 2017Un gruppo di scienziati ha ottenuto un magnete stabile costituito da un singolo atomo. L'obiettivo finale, ancora lontano, è realizzare dischi rigidi a scala atomica, in grado di aumentare di migliaia di volte la densità di immagazzinamento dei dati rispetto alle prestazioni degli hard disk attualidi Elisabeth Gibney/Naturecomputer sciencefisicaSpaccate un magnete in due: avrete due magneti più piccoli.Tagliateli ancora in due, e ne otterrete quattro.Ma più i magneti diventano piccoli, più sono instabili:i loro campi magnetici tendono a invertire le polaritàda un momento all'altro. Ora, però, i fisici sono riuscitia creare un magnete stabile da un singolo atomo.Il gruppo, che ha pubblicato il proprio lavoro su Nature l'8 marzo scorso,ha usato i suoi magneti a singolo atomo per realizzareun hard disk su scala atomica.Il dispositivo riscrivibile, formato da due di questi magneti,è in grado di memorizzare solo due bit di dati, ma seportato a grande scala potrebbe aumentare di 1000volte la densità di immagazzinamento dei dati di unhard disk, spiega Fabian Natterer, fisico dell'Écolepolytechnique fédérale de Lausanne ( EPFL), inSvizzera, autore dell'articolo."È una pietra miliare", commenta Sander Otte, fisicodella Delft University of Technology, nei Paesi Bassi."Finalmente, è stata dimostrata in modo indiscutibilela stabilità magnetica in un singolo atomo".Credit: Tessi Alfredo/AGFAll'interno di un normalehard disk c'è un disco diviso in aree magnetizzate,ciascuna simile a una piccola barretta magnetica;i campi delle aree magnetizzate possono puntareverso l'alto o verso il basso.Ciascuna direzione rappresenta un 1 o uno 0,un'unità di dati nota come bit.Più sono piccole le aree magnetizzate, più densa-mente possono essere memorizzati i dati.Ma le regioni magnetizzate devono essere stabili,in modo che gli 1 e gli 0 all'interno del disco rigidonon cambino accidentalmente.Gli attuali bit commerciali sono costituiti da circaun milione di atomi.Ma in esperimenti i fisici hanno ridotto radicalmenteil numero di atomi necessari per memorizzare un bit,passando dai 12 atomi del 2012 a un unico atomo ora.Natterer e il suo gruppo hanno usato atomi di olmio,un metallo delle terre rare, posto su un foglio di ossidodi magnesio e mantenuto a una temperatura inferiorea cinque kelvin.L'olmio è particolarmente adatto allo stoccaggio asingolo atomo perché ha molti elettroni spaiati checreano un forte campo magnetico, e questi elettronisi trovano in un'orbita vicina al centro dell'atomo dovesono schermati dall'ambiente.Questo conferisce all'olmio un campo intenso e stabile,dice Natterer.Ma la schermatura ha un inconveniente: rende l'olmionotoriamente un elemento con cui è difficile interagire.E finora molti fisici dubitavano che fosse possibiledeterminare in modo affidabile lo stato dell'atomo.Bit di datiPer scrivere i dati su un singolo atomo di olmio,il gruppo ha usato un impulso di corrente elettricada una punta magnetizzata di un microscopio aeffetto tunnel, che può invertire l'orientamentodel campo dell'atomo tra uno 0 e un 1.Nei test, i magneti si sono dimostrati stabili:ciascuno ha conservato i propri dati per diverseore e il gruppo non ha mai osservato unainversione involontaria.I ricercatori hanno usato lo stesso microscopioper leggere il bit, con diversi flussi di correnteper rilevare lo stato magnetico dell'atomo.Per dimostrare ulteriormente che la puntaavrebbe potuto leggere in modo affidabile il bit,il gruppo, che includeva ricercatori dell'IBM, haideato un secondo metodo di lettura indiretto.Ha usato un atomo di ferro vicino come unsensore magnetico, regolandolo in modoche le sue proprietà elettroniche dipendesserodall'orientamento dei due magneti atomici diolmio nel sistema a 2 bit.Il metodo permette al gruppo di leggere anchepiù bit contemporaneamente, dice Otte, rendendolopiù pratico e meno invasivo rispetto alla tecnicamicroscopica.CC0 Public DomainUsare singoli atomi come bitmagnetici aumenterebbe radicalmente la densitàdi memorizzazione dei dati;Natterer riferisce che i suoi colleghi dell'EPFL stannolavorando a metodi per realizzare grandi schiere dimagneti a singolo atomo.Ma il sistema a 2 bit è ancora lontano dalle applica-zioni pratiche e molto in ritardo rispetto a un altrotipo di archiviazione a singolo atomo, che codificai dati nelle posizioni degli atomi, invece che nella loromagnetizzazione, e ha già costruito un dispositivo diarchiviazione dati riscrivibile da 1-kilobyte (8192-bit).Un vantaggio del sistema magnetico, tuttavia, è chepotrebbe essere compatibile con la spintronica, dice Otte.Questa tecnologia emergente usa stati magneticinon solo per memorizzare i dati, ma anche perspostare informazioni in un computer al postodella corrente elettrica, e renderebbe i sistemimolto più efficienti dal punto di vista energetico.Nel breve termine, i fisici sono più entusiasti di studiarei magneti a singolo atomo.Natterer, per esempio, prevede di osservare tremini-magneti orientati in modo che i loro campi sianoin concorrenza l'uno con l'altro, in modo da invertirsicontinuamente."Ora possiamo giocare con questi magneti a singoloatomo, usandoli come mattoncini Lego per costruirestrutture magnetiche da zero", conclude.(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su Nature l'8 marzo 2017. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)