31 augustus 2007
IBM heeft (in samenwerking met andere wetenschappelijke instituten, waaronder het Nederlandse Kamerlingh Onnes Laboratorium van de Universiteit van Leiden) een wetenschappelijke doorbraak in nanotechnologie gerealiseerd die over een aantal jaren een revolutie zullen veroorzaken in de computerwereld. Het betreft het gebruik van atomen voor digitale opslag en het opereren van moleculen als chips. Als dat de praktijk van de computers niet gaat veranderen…. Nieuws over vergroting van de opslagcapaciteit is normaal aan het worden. Maar IBM's ontdekkingen kunnen binnen een decennium de digitale opslagcapaciteit met een factor 1000 vergroten en de omvang van chips terugbrengen tot het kleinste stofdeeltje. 'On your iPod, if this were turned into a product, it could store about 1,000 times more information', zegt IBM-wetenschapper Cyrus Hirjibehedin. 'We estimate that such a device could store the entire contents of YouTube, about 1,000 trillion bits of data'. Vandaag de dag komen we nog niet verder dat 200-300 gigabits per inch. Dat is een gigantische capaciteit, maar staat niet in verhouding tot de opslag die mogelijk zou zijn volgens de IBM-methode. Wat Hirjibehedin en zijn collega's – Chiung-Yuan Lin (IBM), Alexander Otte (Kamerlingh Onnes Laboratorium), Markus Ternes (Institut de Physique des Nanostructures van de Universiteit van Lausanne), Christopher Lutz (IBM), Barbara Jones (IBM), and Andreas Heinrich (IBM) – hebben ontdekt is een techniek die kan leiden tot het gebruik van atomen voor digitale opslag.
Hirjibehedin zei dat commerciële producten in een decennium zouden kunnen verschijnen maar gaf wel aan dat een schatting moeilijk was. 'The engineering challenge is really a big unknown', zoals hij zei. In het artikel (met foto's) beschrijven de wetenschappers, volgens de woorden van Heinrich, dat zij 'used a special scanning tunneling microscope that operates at half a degree above absolute zero to measure the orientation and strength of the magnetic anisotropy of single iron atoms. Anisotropy is a property that determines how happy an atom is to point in a certain direction'. Volgens het persbericht: 'This fundamental measurement has important technological consequences because it determines an atom’s ability to store information. Previously, nobody had been able to measure the magnetic anisotropy of a single atom. With further work it may be possible to build structures consisting of small clusters of atoms, or even individual atoms, that could reliably store magnetic information. Such a storage capability would enable nearly 30,000 feature length movies or the entire contents of YouTube … to fit in a device the size of an iPod. Perhaps more importantly, the breakthrough could lead to new kinds of structures and devices that are so small they could be applied to entire new fields and disciplines beyond traditional computing'. Heinrich wijdt verder uit over de vondst: 'One of the long term goals in the group that we're in is to actually be able to store information in an atom. What we've done now is taken a step toward that'. De tweede doorbraak, ook vastgelegd in een artikel, komt voort uit onderzoek in het IBM lab in Zürich, waar onderzoekers, volgens het persbericht, 'unveiled the first single-molecule switch that can operate flawlessly without disrupting the molecule's outer frame – a significant step toward building computing elements at the molecular scale that are vastly smaller, faster and use less energy than today's computer chips and memory devices'. Simpel gezegd: moleculen kunnen de eigenschappen van chips of geheugens overnemen, waardoor het element 'grootte' eigenlijk geen rol meer speelt. Producten uit dit onderzoek zullen echter nog lang op zich laten wachten. 'Both of these works are really advances in the nanoscale science that we're interested in', zegt Hirjibehedin. 'I believe that these are both steps toward making practical devices'. Het onderzoeksteam in Zwitserland 'struikelde' over de ontdekking. Ze deden die bij toeval, toen ze onderzoek deden naar moleculaire vibraties, die essentieel zijn voor apparaten op nanoschaal. 'One of the beauties of doing exploratory science is that by researching one area, you sometimes stumble upon other areas of major significance', zegt Gerhard Meyer, senior onderzoeker in nanotechnologie in het IBM laboratorium in Zwitserland. 'Although the discovery of this breakthrough was accidental, it may prove to be significant for building the computers of the future'. Beide onderzoeken zijn op 31 augustus gepubliceerd in het tijdschrift Science.
