On olemas ütlus, et andmete hulk kasvab alati, kuni see täidab kogu vaba ruumi. Võib-olla kakskümmend aastat tagasi oli tavaline tarkvara, MP3-muusika, filmide ja muude failide salvestamine arvutisse, mida oleks aastatega kogunenud. Neil päevil, kui kõvakettad võisid hoida kümneid gigabaidiseid mälu, lõppesid need peaaegu paratamatult ülevooluga.
Nüüd, kui kiire lairiba-Internet on saadaval ja me ei mõtle isegi 4,7 GB-lise DVD allalaadimisele, on andmesalvestus veelgi kiirem. Hinnanguliselt kasvab arvutites kogu maailmas salvestatud andmete koguarv 4,4 triljonilt gigabaidilt 2013. aastal 44 triljonini 2020. aastal. See tähendab, et keskmiselt genereerime päevas umbes 15 miljonit gigabaiti. Ehkki kõvakettaid mõõdetakse nüüd tuhandetes gigabaitides, mitte kümnetes, on meil siiski salvestusprobleem.
Suur osa uurimis- ja arendustegevusest on pühendatud andmete salvestamise uute viiside leidmisele, mis võimaldaksid suuremat tihedust ja seeläbi suurema energiatõhususega rohkem teavet. Mõnikord on see tingitud tuttavate ja tuntud meetodite värskendamisest. Näiteks teatas IBM hiljuti uuest tehnoloogiast. Nende magnetlint suudab salvestada 25 gigabaidist teavet ruut tolli kohta (umbes 6,5 ruutsentimeetrit) - see on uus kuuekümne aasta vanuse tehnoloogia uus maailmarekord. Ehkki tänapäevased tahkis-kõvakettad on suurema tihedusega, umbes 200 gigabaiti ruut tollise kohta, kasutatakse andmete varundamiseks endiselt magnetlindid.
Kaasaegsed andmesalvestuse uuringud käsitlevad aga juba üksikuid aatomeid ja molekule, mis on objektiivselt tehnoloogilise miniaturiseerimise viimane piir.
Monatom- ja monomolekulaarsed magnetid ei pea nende magnetilise mälu säilitamiseks suhelma naabritega. Asi on selles, et siin tuleneb mäluefekt kvantmehaanika seadustest. Kuna aatomid või molekulid on palju väiksemad kui praegu kasutatavad magnetdomeenid ja neid saab kasutada eraldi, mitte rühmadena, saab neid tihedamalt "pakkida", mis võib viia andmetiheduse hiiglasliku hüppeni.
Selline aatomite ja molekulidega töötamine pole enam ulme. Magnetmälu mõjud ühemolekulaarsetes magnetides avastati esmakordselt 1993. aastal ja sarnaseid mõjusid üheaatomilistele magnetitele demonstreeriti 2016. aastal.
Peamine probleem, millega need tehnoloogiad laborist masstootmiseni kokku puutuvad, on see, et need ei tööta veel normaalse ümbritseva õhu temperatuuril. Nii üheaatomilised kui ka ühemolekulaarsed magnetid vajavad jahutamist vedela heeliumiga (temperatuurini –269 ° C) ning see on kallis ja piiratud ressurss. Hiljuti saavutas Manchesteri ülikooli keemiakooli uurimisrühm magnetilise hüstereesi ehk magnetilise mälu efekti ilmnemise ühemolekulaarses magneesis temperatuuril - 213 ° C, kasutades uut molekuli, mis on saadud haruldastest muldmetallidest, nagu kirjas nende kirjas ajakirjale Nature. Seega, olles teinud hüppe 56 kraadi, olid nad vedela lämmastiku temperatuurist vaid 17 kraadi.
Siiski on ka muid probleeme. Üksikute andmebittide tegelikuks salvestamiseks peavad molekulid olema fikseeritud pindadele. Seda on juba varem ühemolekuliliste magnetite abil saavutatud, kuid mitte viimase põlvkonna kõrge temperatuuriga magnetite puhul. Samal ajal on seda mõju juba demonstreeritud pinnale kinnitatud üksikute aatomite korral.
Reklaamvideo:
Ülim test on üksikute aatomite ja molekulide teabe hävitamatu lugemise demonstreerimine. Selle eesmärgi saavutas 2017. aastal esimest korda IBM-i teadlaste meeskond, kes demonstreeris väikseimat monatomse magneti põhjal ehitatud magnetilist salvestusseadet.
Hoolimata sellest, kas monatomseid ja ühemolekulaarseid mäluseadmeid tegelikult praktikas rakendatakse ja laialt levinud on, ei saa fundamentaalteaduse saavutusi selles suunas tunnistada lihtsalt fenomenaalseteks. Sünteetilise keemia meetodid, mille on välja töötanud ühemolekuliliste magnetidega töötavad uurimisrühmad, võimaldavad tänapäeval luua individuaalsete magnetiliste omadustega molekule, mis leiavad rakendust kvantarvutuses ja isegi magnetresonantstomograafias.
Igor Abramov
