美國IBM公司與德國激光技術研究所CFEL（Center for Free-Electron Laser Science）于德國時間2012年1月12日宣布，雙方通過將原子逐個增加的方式開發(fā)出了全球最小的磁記錄元件。可通過12個原子實現1bit的記錄。據介紹，記錄密度約相當于10TB/英寸2，相當于最新硬盤驅動（HDD）技術的100倍。現已在2012年1月13日的學術雜志《Science》上發(fā)表了論文。
該記錄元件是使用IBM的掃描式隧道顯微鏡（STM），將鐵（Fe）原子逐個排列后制作而成。具體來說，將6個Fe原子拍成一列，兩列就能夠存儲1bit，16列就可以存儲1B的數據。存儲1B所需要的面積僅為4nm×16nm。
IBM等介紹說，能制成這種極小記錄元件的原因在于利用了Fe的反鐵磁性（Antiferromagnetism）。反鐵磁性是指相鄰原子的磁矩方向相反的性質。IBM從10多年前就開始研究利用反鐵磁性的記錄元件，不過原來一直采用釕（Ru）。
新的磁記錄元件通過使用STM進行數據的寫入和讀取。寫入時使用STM向由兩列原子構成的記錄元件加載電子脈沖，由此改變磁化狀態(tài)。讀取時加載更為弱的脈沖。不過，要想達到實用水平，還需要花費相當長的一段時間。其原因之一是溫度問題，截至目前只有在5K（-268℃）的極低溫度下才能穩(wěn)定保存數據。
采用STM進行寫入和讀取時的示意圖。由Fe原子（綠球）構成的記錄元件，在氮化銅薄膜上制成。Cu原子用黃球表示，N原子用藍線表示。圖：CFEL的Sebastian Loth
IBM排列了五個控制各個bit的“1B”，表示成“THINK”。例如，最左側的bit列“01010100”按照10進制為“84”，即為ASCII代碼的“T”。圖：IBM
此次IBM等除了制作小型磁記錄元件這一目的外，還有另一個目的，那就是確認當減小磁記錄時，傳統(tǒng)電磁學可以應用到何種程度。此次證實當原子少于12個時，由于量子效應bit信息會變得不確定。（記者：野澤 哲生，《日經電子》）
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