IBM研发出迄今最小磁性记忆存储体

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ibm上周宣布，其已成功地创造出了迄今为止最小的磁性记忆存储器研究人员成功将1比特（bit）的数据存储到仅12个铁原子上。该研究结果发表在最新版的《科学》（Science）杂志上。

IBM研究员安德烈亚斯・海因里希告诉我，“在保持用于数据存储的经典磁体的功能前提下，我能将磁体做得有多小？”

解决这个问题的传统方法是根据简单的摩尔定律（Moore's Law）自上而下，不断缩小。另一种方法，也就是海因里希团队正在着手研究的方法，则是一个原子一个原子地建立起一个磁体。

他们使用扫描隧道电子显微镜，将铁原子逐一放置在铜氮化合物表面上。通过逐一放置原子，研究人员开始发现要建立1比特数据的存储器，所需要的材料是如何的少。

结果发现，绝对下限为12个原子数据的磁存储单元不能比这个再小了。这是因为当原子数量少于12个时，量子效应就占据了主导地位。例如，由6个铁原子组成的磁体的量子自旋态每秒变换约1000次。8个原子时，这一数字显著减少约每秒一次。但在12个原子时，就不存在任何自旋变换了。换句话说，只要有至少12个原子，铁磁体的行为就像经典磁体一样，这样就可以将1比特的信息存储在这一磁体中。

在下方的图片中你可以看到八个这种由12个原子组成的磁体，每个结构中储存1比特的信息。也就是说只在96个原子中就存储了一个字节的数据。

在如此之小的层面上构建磁体的另一个挑战是大多数磁性存储介质都存在的铁磁性。在铁磁金属片如罗盘指针中，所有原子磁矩一致，可以产生一个可传送到很远距离以外的大磁场。尽管这对于硬盘存储非常奏效，“在纳米层面上很不理想。”海因里希说。这是因为原子都紧紧地挤在一起。如果这些原子具有相同的磁矩，它们就会互相排斥。

而这个内存系统的原子是反铁磁性的。换句话说，海因里希说，“一个原子先指向南，再指北，再指南。局部磁场相互抵消，这意味着它们可以致密地排列在一起。在原子尺度上，存储数据可谓是彼此相邻的。”

当然，在实现实际应用的漫长道路上，这还只是第一步。建立这样的存储单位非常昂贵。但海因里希很看好它的潜力。他预计未来5到10年内在自旋电子学领域中实现实际应用，也对他的方法用于计算甚至可能是量子计算的可能性感到兴奋。“我将要做是专注于是否可以使用扫描隧道显微镜，通过强化量子效应来进行量子计算。”他说。他的研究小组也正在寻找适用于潜在的量子计算的应用的材料，其中也包括硅。

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