Les images du microscope à effet tunnel (STM) montrent les trois états différents de la molécule, qui correspondent à un code trinaire de cryptage d'informations :dans un état fortement magnétique (gauche), dans un état magnétique bas avec des atomes qui se sont rapprochés (au milieu) et dans un état magnétique tout aussi bas mais tournés de 45 degrés (à droite). Crédit :Manuel Gruber
Au cours des dernières années, les éléments constitutifs des supports de stockage sont devenus de plus en plus petits. Mais la poursuite de la miniaturisation de la technologie actuelle est entravée par les limites fondamentales de la mécanique quantique. Une nouvelle approche consiste à utiliser des molécules dites de spin-crossover comme unité de stockage la plus petite possible. Semblable aux disques durs normaux, ces molécules spéciales peuvent enregistrer des informations via leur état magnétique. Faire cela, ils doivent être placés sur des surfaces sans endommager leur capacité à enregistrer les informations.
Une équipe de recherche de l'Université de Kiel a non seulement placé avec succès une nouvelle classe de molécules de spin-crossover sur une surface, ils ont également utilisé des interactions qui étaient auparavant considérées comme obstructives pour améliorer la capacité de stockage de la molécule. La densité de stockage des disques durs classiques pourrait donc théoriquement être multipliée par plus de 100, et les supports de données pourraient être considérablement réduits. Les scientifiques ont publié leurs découvertes dans Lettres nano .
La différenciation entre deux possibilités est la plus petite information qu'un ordinateur puisse enregistrer. morceaux, comme la plus petite unité de stockage électronique, sont les éléments de base de toutes les informations stockées sur les disques durs. Ils sont présentés comme une séquence de zéros et de uns. Au cours des dernières années, les supports de stockage sont devenus de plus en plus petits tandis que leur capacité à stocker des informations a augmenté. Un bit sur un disque dur ne nécessite désormais qu'un espace d'environ 10 sur 10 nanomètres. C'est encore trop gros pour miniaturiser des composants, toutefois.
« La technologie actuellement utilisée pour stocker des données sur des disques durs atteint désormais les limites fondamentales de la mécanique quantique en raison de la taille du bit. Elle ne peut pas être plus petite, du point de vue d'aujourd'hui, " dit Torben Jasper-Tönnies, chercheur doctorant dans le groupe de travail du professeur Richard Berndt à l'Institut de physique expérimentale et appliquée de l'Université de Kiel. Lui et ses collègues ont utilisé une seule molécule pour encoder un peu pour démontrer un principe qui pourrait permettre à l'avenir des disques durs encore plus petits avec plus de stockage. "Notre molécule ne mesure qu'un nanomètre carré. Même avec cela seul, un bit pourrait être encodé dans une zone 100 fois plus petite que ce qui est actuellement requis, ", déclare le Dr Manuel Gruber. Ce serait une nouvelle étape vers le déplacement des limites de la physique quantique dans la technologie de stockage.
La pointe du STM (jaune) assume le rôle de tête de lecture et d'écriture d'un disque dur pour la molécule fixée à la surface de nitrure de cuivre (noir). Crédit :Manuel Gruber
La molécule utilisée par l'équipe de recherche peut prendre deux états magnétiques différents, et lorsqu'il est attaché à une surface spéciale, il peut aussi changer sa connexion à la surface. Il peut alors être basculé entre un état magnétique haut et bas, et tourné de 45 degrés. « Lorsqu'il est transféré sur la technologie de stockage, nous serions capables de représenter des informations sur trois états—ceux-ci étant 0, 1 et 2, " a expliqué Jasper-Tönnies. " En tant qu'unité de stockage, nous n'aurions pas un peu, nous aurions un 'trit'. Le code binaire deviendrait du code trinaire."
Le défi pour les chercheurs était de trouver une molécule et une surface adaptées, ainsi que d'utiliser la bonne méthode pour connecter les deux d'une manière qui leur permettrait toujours de fonctionner. « Molécules magnétiques, molécules dites de spin-crossover, sont très sensibles et facilement endommagés. Nous devions trouver un moyen d'attacher fermement la molécule à la surface sans affecter sa capacité de commutation, " a expliqué Gruber.
Leurs expériences ont finalement porté leurs fruits :des chimistes du groupe de travail du professeur Felix Tuczek à l'Institut de chimie inorganique ont synthétisé une molécule magnétique d'une classe spéciale (une molécule de croisement de spin Fe(III)). Les physiciens Jasper-Tönnies, Gruber et Sujoy Karan ont pu déposer cette molécule sur une surface de nitrure de cuivre par évaporation. En utilisant l'électricité, il peut être commuté entre différents états de spin, et aussi entre deux directions différentes (dans l'état dit de faible spin). La pointe fine d'un microscope à effet tunnel (STM) agit comme la tête de lecture et d'écriture d'un disque dur dans leurs expériences. Il permet à la molécule non seulement d'être "écrite" en tant que support de stockage, mais aussi d'être « lu » grâce à l'électricité.
Avant que ces molécules puissent être utilisées comme stockage de données au niveau industriel, une enquête plus approfondie doit être menée. En effet, la preuve de principe est démontrée à l'aide d'équipements encombrants, et des travaux supplémentaires sont nécessaires pour intégrer une telle mémoire moléculaire sur une petite puce.
