Negli ultimi anni, gli elementi costitutivi dei supporti di memorizzazione sono diventati sempre più piccoli. Ma l'ulteriore miniaturizzazione della tecnologia attuale è ostacolata dai limiti fondamentali della meccanica quantistica. Un nuovo approccio consiste nell'utilizzare le cosiddette molecole spin-crossover come la più piccola unità di stoccaggio possibile. Simile ai normali dischi rigidi, queste molecole speciali possono salvare informazioni tramite il loro stato magnetico. Fare così, devono essere posizionati su superfici senza danneggiare la loro capacità di salvare le informazioni.

Un gruppo di ricerca dell'Università di Kiel ora non solo ha posizionato con successo una nuova classe di molecole spin-crossover su una superficie, hanno anche utilizzato interazioni che in precedenza erano considerate ostruttive per migliorare la capacità di stoccaggio della molecola. La densità di archiviazione dei dischi rigidi convenzionali potrebbe quindi essere teoricamente aumentata di oltre 100 volte, e i supporti dati potrebbero essere ridotti notevolmente. Gli scienziati hanno pubblicato le loro scoperte in Nano lettere .

La differenziazione tra due possibilità è la più piccola informazione che un computer può salvare. bit, come la più piccola unità di memoria elettronica, sono gli elementi costitutivi di base per tutte le informazioni memorizzate sui dischi rigidi. Sono presentati come una sequenza di zero e uno. Negli ultimi anni, i supporti di memorizzazione sono diventati sempre più piccoli mentre la loro capacità di memorizzare le informazioni è aumentata. Un bit su un disco rigido ora richiede solo uno spazio di circa 10 x 10 nanometri. Questo è ancora troppo grande per miniaturizzare i componenti, però.

"La tecnologia attualmente utilizzata per archiviare i dati sui dischi rigidi ora raggiunge i limiti fondamentali della meccanica quantistica a causa delle dimensioni del bit. Non può essere più piccolo, dal punto di vista di oggi, " dice Torben Jasper-Tönnies, ricercatore di dottorato nel gruppo di lavoro del professor Richard Berndt presso l'Istituto di fisica sperimentale e applicata dell'Università di Kiel. Lui e i suoi colleghi hanno usato una singola molecola per codificare un po' per dimostrare un principio che potrebbe consentire dischi rigidi ancora più piccoli con più spazio di archiviazione in futuro. "La nostra molecola è grande solo un nanometro quadrato. Anche con questo da solo, un bit potrebbe essere codificato in un'area 100 volte più piccola di quanto richiesto attualmente, " afferma il dottor Manuel Gruber. Questo sarebbe un altro passo avanti verso lo spostamento dei limiti della fisica quantistica nella tecnologia di archiviazione.

La molecola utilizzata dal gruppo di ricerca può assumere due diversi stati magnetici, e quando attaccato a una superficie speciale, può anche cambiare la sua connessione alla superficie. Può quindi essere commutato tra uno stato magnetico alto e basso, e ruotato di 45 gradi. "Quando viene trasferito sulla tecnologia di archiviazione, saremmo in grado di rappresentare informazioni su tre stati:quelli essendo 0, 1 e 2, " ha spiegato Jasper-Tönnies. "Come unità di archiviazione, non avremmo un po', avremmo un 'trit.' Il codice binario diventerebbe codice trinario."

La sfida per i ricercatori era trovare una molecola e una superficie adatte, oltre a utilizzare il metodo corretto per collegare i due in un modo che consenta comunque loro di funzionare. "molecole magnetiche, le cosiddette molecole spin-crossover, sono molto sensibili e si danneggiano facilmente. Avevamo bisogno di trovare un modo per attaccare saldamente la molecola alla superficie senza compromettere la sua capacità di commutazione, " ha spiegato Gruber.

I loro esperimenti alla fine hanno dato i loro frutti:i chimici del gruppo di lavoro del professor Felix Tuczek presso l'Istituto di chimica inorganica hanno sintetizzato una molecola magnetica di una classe speciale (una cosiddetta molecola di crossover di spin Fe(III)). I fisici Jasper-Tönnies, Gruber e Sujoy Karan sono riusciti a depositare questa molecola su una superficie di nitruro di rame mediante evaporazione. Usando l'elettricità, può essere commutato tra diversi stati di spin, e anche tra due direzioni diverse (nel cosiddetto stato a basso spin). La punta fine di un microscopio a scansione di tunnel (STM) funge da testina di lettura e scrittura del disco rigido nei loro esperimenti. Consente alla molecola non solo di essere "scritta" come supporto di memorizzazione, ma anche da "leggere" utilizzando l'elettricità.

Prima che queste molecole possano essere utilizzate come storage di dati a livello industriale, devono essere svolte ulteriori indagini. Infatti, la prova di principio è dimostrata utilizzando attrezzature ingombranti, ed è necessario ulteriore lavoro per integrare tale memoria molecolare su un piccolo chip.