A világ legvékonyabb memóriaeszközei bizonyítják, hogy lehetséges az atomi szintű adattárolás

2021 / 08 / 04 / Bobák Zsófia
A világ legvékonyabb memóriaeszközei bizonyítják, hogy lehetséges az atomi szintű adattárolás
Az adatok tárolását már egy atom vastagságú eszközön is meg lehet oldani, a szobahőmérsékleten funkcionáló mágnesek pedig paradigmaváltást hozhatnak a memóriaeszközök és adatközpontok működésében.

Nehéz pontosan meghatározni és számokkal kifejezni, hogy mennyi adatot is kreál és fogyaszt az emberiség nap mint nap a tevékenységeivel, de mégis találhatunk erről statisztikákat: a Statista 2021 júniusában kiadott jelentése szerint 2020-ban a generált/fogadott/felhasznált adatok mennyisége elérte a 64,2 zettabájtot, ami nagy ugrás az előző évi 41 zettabájthoz képest, de elenyésző a közeljövőre, 2025-re jósolt 181 zettabájttal összehasonlítva.

Ha az előrejelzések igaznak bizonyulnak, az azt jelenti, hogy a globális adatgenerálás arányaiban nézve ugyan egyre lassuló ütemben növekszik, az elmúlt öt évben nagyjából megnégyszereződött az évente előállított adatok mennyisége, a következő öt évben 'csak' meg háromszorozódik majd, de ez egyedül annak köszönhető, hogy már tényleg hatalmas mennyiségekről van szó. Egy zettabájt egymilliárd terabájtnak felel meg, de ha úgy könnyebb vizualizálni, ez:

  • 10 milliárd 4K-s mozifilm
  • vagy 20 milliárd videojáték
  • vagy fél kvadrillió szelfi
  • vagy esetleg 2,5 billió MP3-as zeneszám

tárolására elég helyet jelent a Seagate szerint, akik számítógépes adattárolással foglalkoznak és márciusban érték el a bűvös 3 zettabájtos határt.

De, ahogy a cég is írja, az adattárolás technológiájának fejlesztésére mindig szükség van, mivel az információk folyamatosan dőlnek mindenhonnan. A hétköznapi tevékenységek (internetezés, fényképezés, email küldés…) mellett rengeteg adat származik az újabb technológiákból és tudományos kísérletekből:

  • egy önvezető autó például akár napi 32 terabájt adatot is generálhat
  • a Facebook hozzávetőlegesen napi 4 petabájtot
  • a Nagy-Hadronütköztető pedig másodpercenként egy petabájtot állít elő a részecskék ütközésének generálásával

bár, mivel ezt a mennyiséget lehetetlen lenne raktározni a jelenlegi technológiával, ezért évente csak száz petabájtot tartanak meg belőle.

Hogy lehet azonban ezt a hatalmas volumenű információt tárolni?

A kutatók folyamatosan dolgoznak az újabb és újabb variációk kifejlesztésén, egy ígéretes iránynak tűnik például a DNS alapú tárolás az óriási adatsűrűség miatt (bár a kiolvasás feladata egyelőre nehézségekbe ütközik), de azért a leggyakrabban használt technológia még mindig nem a molekulákon és más egzotikus anyagokon alapul. A mágneses tárolás újabb szintre lépését viszont elhozhatja két olyan fejlesztés, amelyeknek eredményét a közelmúltban hozták nyilvánosságra: mindkettő a tárolásra használt eszközök végletekig lekicsinyített, illetve elvékonyított verzióját alkotta meg.

A Berkeley kutatói június 25-én tették közzé tanulmányukat a Nature Communicationsben arról a kísérletről, melynek során a világ eddigi legvékonyabb mágnesét fejlesztették ki: ez az eszköz mindössze egy atom vastagságú, vagyis egy valódi 2D mágnest sikerült létrehozni. Ami ennél is fontosabb, hogy a mágnes működik is, méghozzá szobahőmérsékleten, ami a korábbi verziók esetében problémát okozott, mivel azok, alighogy kikerültek az ultrahideg környezetből, elkezdték elveszíteni a stabilitásukat. A kutatók a mágnest grafén-oxid, cink és kobalt oldatából szintetizálták, majd a keveréket addig hevítették, amíg egy atom vastagságú, kobalttal felturbózott cink-oxid vált belőle. A kobaltatomok aránya határozza meg a mágnes erősségét, de egy bizonyos koncentráció felett az anyag működése bizonytalanná válik, mivel ekkor a különböző mágneses hatások elkezdenek versenyezni egymással - írja a Berkeley.

A cink-oxid szabad elektronjai biztosítják, hogy a mágneses kobaltatomok egy irányba mutassanak, vagyis az adatok kódolása megtörténjen. A kétdimenziós, vékony kialakítás nagy előnyt jelenthet az adatközpontok ellátásának szempontjából, mivel ezeken a helyeken az adatokat többek között mágneses eszközökön tárolják, amelyek, legyenek bármilyen vékonyak már jelenleg is, még mindig háromdimenziós nagyságúak, vagyis akár többszáz atomnyi is lehet a vastagságuk.

A másik fejlesztés viszont nem a mágnesesség, hanem a fotolumineszcencia alkalmazásán alapul, amelynek modifikációjával egy bizonyos anyag kétdimenziós adattárolóként használható. A Nanjing Egyetem és a Délkeleti Egyetem kutatói úgynevezett WS2 anyagot, vagyis volfrám-diszulfidot használtak a kísérlethez, amely az átmenetifémnek kalkogén verziója és jellemző rá, hogy 2D-s rétegben eltérően viselkedik, mint többatomos változatban. Ez azt jelenti, hogy például kontrollálható a részecskéinek spinje és hangolható a fotolumineszcenciája. A fotolumineszcencia során az anyag elnyeli a fotonokat és később kibocsátja őket, ha pedig ezt a folyamatot fókuszált lézersugárral befolyásolják, az információk kódolása is lehetővé válik. A lézer erősségének változtatása az anyagra való írás módján is változtat:

a kísérletben használt lézerrel egy 60 mikrométer oldalhosszúságú háromszögnyi területre 1 KB adatot tudtak rögzíteni.

A tanulmányban ezt a legkisebb optikai lemeznek nevezik a szerzők, mivel a többi optikai adattárolóhoz (CD, DVD) hasonlóan működik az írás folyamata. A hagyományos CD-kkel ellentétben azonban a WS2 réteg olyan vékony, hogy sokkal több fér belőle egy 3D-s CD helyére, így a tárolt adatok mennyisége is jócskán túllépheti a jövőben a jelenlegi korlátokat.

(Fotó: Pxfuel, Wikimedia Commons, Getty Images/johnason)

További cikkek a témában:

Mennyi adatot fogyasztanak az egyes mobilalkalmazások? Ha nincs korlátlan adatcsomagod, akkor érdemes tudni.
A jövő memóriatárolása felé egy lépéssel - először figyelték meg hopfionok keletkezését A spintronika, a részecskék mágnesességét felhasználó technológia lehet a kulcs a nagyságrendekkel hatékonyabb memóriatárolás kifejlesztésében. De mi az a hopfion?
Hogyan lesznek biztonságban az adataink? Kínának vannak ötletei Vang Ji kínai külügyminiszter globális, egységes adatvédelmi keretrendszer ötletével állt elő.


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.