Ổ cứng nguyên tử
Công trình nghiên cứu về thiết bị này được Giáo sư Sander Otte cùng các cộng sự tại Viện Kavli thuộc trường Đại học Delft (Hà Lan) thực hiện. “Ổ cứng nguyên tử” là một thiết bị lưu trữ nhỏ nhưng khả năng lưu trữ thông tin gấp khoảng 500 lần so với những ổ cứng hiện đại nhất. Giáo sư Otte chia sẻ thêm, nhóm của ông không phải là những người đầu tiên thành công trong việc sắp xếp các vị trí nguyên tử theo đúng ý của mình.
Trước đó, năm 1959, nhà Vật lý học nổi tiếng thế giới Richard Feynman đã có ý tưởng sắp xếp các dữ liệu theo cấp nguyên tử. Và từ những năm 90 của thế kỷ trước các nhà khoa học vẫn sử dụng phương pháp di chuyển các nguyên tử bằng kính hiển vi quét xuyên hầm, tuy nhiên tốc độ vẫn chưa được cải thiện.
Bước đầu, các nhà khoa học Đại học Delft đã sử dụng nguyên tử Clo đặt trên một bề mặt bằng đồng, tạo ra những ô vuông trong đó. Khi mỗi một nguyên tử Clo mất đi, trên đó cũng sẽ xuất hiện 1 ô có khoảng trống, tạo ra trạng thái tắt/bật tương tự như nền tảng của hệ lưu trữ nhị phân.
Sau đó, các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi quét xuyên hầm để dò tìm chính xác từng nguyên tử trong mạng lưới, đồng thời còn kéo cả những nguyên tử ở vị trí lân cận vào trong các ô trống. “Về lý thuyết, mật độ lưu trữ này sẽ cho phép tất cả kho tàng sách của nhân loại có thể được ghi nhớ trên một thiết bị chỉ bằng 1 con tem bưu chính”, Giáo sư Otte cho biết.
Để thiết lập cơ chế lưu trữ các dữ liệu, các nhà khoa học dựa trên việc sắp xếp các nguyên tử Clo trên 1 tấm đồng để di chuyển chúng tạo nên một bộ nhớ có dung lượng 64bit, mã hóa trong mô hình nhị phân và hoạt động giống như mã quét QR thu nhỏ. Mỗi bit dữ liệu được quy định theo 2 vị trí của nguyên tử Clo trên bề mặt các nguyên tử đồng.
Nếu ở dưới nguyên tử Clo là một khoảng trống – bit này sẽ mang giá trị 1. Còn lại là giá trị 0. Ngoài ra, với vai trò hoạt động như một mã quét QR thu nhỏ, thiết bị trên vẫn thu về được những thông tin chính xác của khối trên bề mặt lớp đồng, thậm chí chúng ta vẫn có thể trích xuất thông tin chính xác ngay cả khi lớp đồng bị hư hỏng.
Chiếc máy in kích cỡ nguyên tử
“Sự kết hợp giữa những nguyên tử Clo trên mạng lưới tinh thể đồng, cùng khả năng điều chỉnh các khoảng trống trong mạng lưới (tương tự như xếp những bộ hình trượt), tạo thành một hệ thống hoạt động chủ động, có thể mở rộng phạm vi và tự động hóa”, Giáo sư Otte cho biết. Hoặc “khả năng và dung lượng của ổ cứng nguyên tử được đánh giá sẽ là công nghệ vượt xa so với những thiết bị lưu trữ tương đương hiện nay. Tuy nhiên, tốc độ đọc/ghi của thiết bị này hiện còn chậm nên chúng tôi cần cải thiện nó. Hơn nữa, về mặt vật lý thì chúng tôi khẳng định nó đang có nhiều lợi thế trong việc triển khai thực tế”, ông Otte nhấn mạnh. Nhưng “cảm giác của chúng tôi như đã thành công trong việc tạo ra một chiếc máy in có kích thước nguyên tử”.
Hiện rào cản lớn nhất đối với các nhà khoa học Đại học Delft là hệ thống thiết bị này chỉ hoạt động được trong môi trường chân không với mức nhiệt khoảng -210 độ C. Tuy nhiên, nhóm nhà khoa học cũng như bản thân Giáo sư Otte tin rằng, đây là một thành tựu vô cùng lớn trong lĩnh vực công nghệ nano. “Chúng tôi tin rằng, thiết bị này sẽ không dừng lại ở lưu trữ dữ liệu mà có thể được áp dụng rộng rãi với công nghệ nano trong nhiều lĩnh vực đời sống.
