Doorbraak in opslag van gegevens op atoom niveau

Onderzoekers aan de universiteit van Wisconsin in Madison zijn er in geslaagd geheugen te bouwen waarbij de nullen en enen worden gerepresenteerd door enkele atomen. Als deze technologie praktisch gemaakt kan worden dan zou de datadichtheid van opslagmedia met maar liefst een factor duizend kunnen worden opgekrikt. De onderzoekers realiseerden zich dat ze een techniek voor dataopslag op atoomniveau hadden gevonden toen ze goudatomen uitspreidden over een silicium wafer. Het silicium begon nette banen van exact 5 atomen breed te vormen, die sterk leken op de banen die gebruikt worden op cd's.

De doorbraak die het geheugen mogelijk maakte was een methode voor precieze positionering van atomen binnen de banen. Hiervoor hebben de onderzoekers een zogenaamde 'scanning tunneling microscope' gebruikt. Met dit instrument was het mogelijk de atomen op te pakken en exact weer neer te zetten. De datadichtheid die hierdoor ontstaat is 250 triljoen bits per vierkante inch. Dit maakt het mogelijk maar liefst 7800 DVD's op die vierkante inch op te slaan.

Op dit moment is het leesproces nog erg traag, maar de onderzoekers zijn er van overtuigd dat dit probleem in de nabije toekomst opgelost gaat worden. Het geheugen moet in theorie net zo snel kunnen worden als magnetisch geheugen:

Although the prototype is very slow at reading data compared with readout speeds of magnetic disks, the researcher's work shows that this can be improved, said First. The fundamental limit of readout speeds has to do with signal-to-noise ratio, and the researchers showed that this limit is substantially higher than the speed they were able to achieve with the current prototype. If the researcher's storage media were combined with microelectromechanical systems that allowed for parallel data readout from the memory, "the ultimate data rate could be comparable to magnetic disks," according to First.

De atomen die scots_001 vormen schreven ons dit nieuws.

Reacties (62)

[Expander]

Economisch gezien is dit nog geen doorbraak. Het enige wat er is gebeurd, is dat onderzoekers een soort van 1'en en 0'en op een rij konden zetten. En dat nog wel met een immens duur apparaat dat voor onderzoek is gebruikt.

Dit is eerder het begin van een begin van een onderzoek naar methoden om deze manier van data opslaan klein en efficiënt te maken. Dáárna kan de techniek hiertoe worden ontwikkeld, simpel gezegd dan.

Al met al nog een lange weg.

[MooDyBLueS]

Het enige wat er is gebeurd, is dat onderzoekers een soort van 1'en en 0'en op een rij konden zetten.

Euh... wat denk je dat je huidige harddisk MEER doet dan? Die schrijft ook alleen maar 0-en en 1-en weg, en leest wanneer het nodig is, diezelfde 0-en en 1-en.

Trouwens, over de snelheid gesproken, al worden deze schijven net zo snel als de huidige IDE schijven, dan nog heeft het weinig zin om zo'n schijf te kopen, zie jij je al backups maken van al je cd-roms? Reken zelf maar uit hoe lang het duurt om 1 cd te kopieren op een IDE schijf van nu, daar word je niet vrolijk van als je dat met al je cd-roms moet doen. By the way, al zouden ze een enorme snelheid van 25 GB/s halen ofzo, dan nog moeten de cd-roms of dvd-roms die snelheid met lezen kunnen benaderen, anders wacht je HD alleen maar op je 16x DVD-tje!!!

[mars]

Kweenie zeker maar werkt zo'n scanning tunneling microscoop niet tergend langzaam? Veel opslag is leuk maar snelheid is vaak belangrijker (okee, voor backupjes is deze techniek wel handig natuurlijk )

edit:

Huh? Ben ik nou gek of is er net een stukje tekst bijgekomen over de schrijfsnelheid? Matthijs?

[Aetje]

Als het principe maar werkt, komt de verfijning vanzelf. CDroms begonnen ook op 1 speed te branden, weet je nog? (Diep grijs verleden )

[Verwijderd]

Ja, maar dat was een commerciële truuc. 20x DVD-branders staan al in de laboratoria van Philips te wachten op het juiste moment om te introduceren.

[Tomatoman]

Zeer veel data die je tergend langzaam moet uitlezen. Dat wordt dus iets als

Currently reading byte 27 of 345572073352764234 (0,000000000000007813 % complete)

[Verwijderd]

Windows heeft nu al neigingen op 650MB van
Nog 3293821903 minuten tegaan

Hoe zat het dan met die prof. die met licht zoveel terrabyte op kon slaan? dat was ook klein toch?

[Verwijderd]

Sterker nog,
weet iemand nog hoe het was om Space invaders piepend en gillend uit je cassetterecorder te horen vloeien, zodat je het daarna op je TV kon spelen.

[MattH]

Je bent niet gek, ondergetekende heeft nog een klein stukje toegevoegd

[Schnautzi]

Nu nog in de praktijk uitwerken ...dat zal een helse klus worden om de enkele atomen allemaal netjes op een rij te krijgen ....
Volgens mij is dit toch nog verre toekomstmuziek ...ziet er altijd wel leuk uit op papier trouwens , maar ach ...laten we nog maar niet gaan dromen over harde schijven van 40.000 GB ....dan zal ik waarschijnlijk al wel een aantal grijze haren hebben !

[Tarin]

Er staat in het stukje dat de silicium 'nette banen van exact 5 atomen breed' bleek te vormen, dus dat probleem is opgelost.

(Het Engelstalige stukje heeft het trouwens over leessnelheid ('although the prototype is very slow at reading data'), terwijl het inleidende alineaatje erboven het over schrijven heeft?

[Verwijderd]

Ik herinner me anders nog goed een laptop met een 20 megabyte harde schijf, wat ik toen al héél wat vond. Nu is een 20 gigabyte harde schijf in een laptop gemeengoed. Dat is toch ook 1000x zoveel als toen gangbaar was?

Zeg nooit nooit

[Verwijderd]

Although the prototype is very slow at reading data compared with readout speeds of magnetic disks, the researcher's work shows that this can be improved, said First.

Heb je het artikel eigenlijk wel gelezen?

Er staat dus dat het met de huidige technieken al is gelukt. De dichtheid is er dus al. Alleen is het proces nu tergend langzaam.

Er staat echter ook dat onderzoek uitwijst dat de snelheid zeker verbeterd kan worden...

Ik denk niet dat ik grijze haren heb als dit er is. Misschien ben ik wel kaal, maar alá

Wel handig dit: je zou het nu al kunnen gebruiken om een paar miljard webpagina's op te slaan ter archivering. Dat hoeft immers ook niet snel te gebeuren, laat maar een paar jaar draaien zou ik zeggen

[Ramirez]

40 KGB dus

[Kahlan]

Dat is dus 40 TB. Sla je BINAS er maar op na

[Verwijderd]

Is't geen Tunneling Electron Microscope (TEM) ?? Je hebt ook een Scanning Electron Microscope (SEM) maar daar kan je geen atomen mee zien. Die TEM kan je trouwens alleen mee kijken, geen atomen mee oppakken oid.

[Verwijderd]

Iemand die ook een biotechnische opleiding volgd.
Maar je hebt het zelf ook niet helemaal goed.

Het is geen SEM of TEM maar een SPSTM oftewel een Scanned-Probe Scanning Tunneling Microscope.

Sorry

[Verwijderd]

heb een chemisch-technologische opleiding gedaan en werk wel eens met SEM's en TEM's. Dat apparaat van jou zal wel weer een andere microscoop wezen. Maar goed, het blijft dus een microscoop en met microscopen kan je dingen bekijken en dus niet bewerken. Maar goed, das allemaal niet terzake hier.

sorry

[komkommer]

de atomen zijn zo klein dat je ze niet kan zien, er wordt gebruik gemaakt van een hele kleine kop die over het oppervlakte gaat, als het door de van der waals krachten weer omhoog wordt geduwd betekent dat daar een atoom zit. nou ging iemand van ibm er mee spelen en merkte op dat als je de kop op het opppervlakte crashte dat je atomen ermee kon verschuiven, kennen jullie het plaatje niet van een plaat goud(oid) met atomen zo gezet dat er IBM op stond??

[Verwijderd]

Aha, bedankt voor de info, dat wist ik niet.

[Jasper Janssen]

more likely een STM, scanning-tunneling Microscope, die wordt meestal voor dit soort gespeel-met-atomen gebruikt. Is ook niet echt nieuw enzo, dit soort dingen.

[Aham brahmasmi]

Over die 'microscoop' om de data te schrijven c.q. atomen te verplaatsen:

zo'n scanning-tunneling microscoop werkt met een soort naaldje met een punt die aan het uiteinde 1 atoom groot was dacht ik, en door gebruik te maken van het zgn. tunnel-effect (houdt in dat het atoom door de energiebarrière waardoor het normaalgespr. op zijn plaats gehouden wordt heen kan tunnelen) kunnen atomen opgepakt worden met die naald. Ze blijven dan aan die naald hangen (en kunnen dan weer ergens gedropt worden). Normaalgesproken 'scant' zo'n STM het elektrische veld van de atomen van een oppervlak van een bepaald materiaal; van de meetgegevens kan een 3d-grafiek worden gemaakt waardoor een idee gekregen kan worden van hoe de atoomstructuur eruit 'ziet'. Je zult echter een atoom in werkelijkheid nooit kunnen 'zien'; de golflengte van zichtbaar licht is te groot in verhouding tot de grootte van een atoom. Wat je aan zo'n plaatje van een elektronenmicroscoop 'ziet', is in feite het profiel, of de contouren van de elektronenwolken van de atomen. Je kunt dus niet zien wat zich daarbinnen afspeelt (bijv. waar de atoomkern zit).

Dit is in ieder geval wat ik meegekregen heb van vaste stof fysica en (semi-)wetenschappelijke literatuur die ik gelezen heb.

[Verwijderd]

Ik bedoel dat "zien" ook niet letterlijk. "Een beeld vormen van" was misschien een betere woordkeuze geweest. Het quantum-mechanische tunnel-effect leg je wel goed uit. Althans, zo heb ik het ook geleerd bij het vak "chemische binding en spectroscopie".

[AJ]

Zou iemand mij uit kunnen leggen waarom die goud atomen op hun plek zouden blijven liggen als je dat hele zaakje met zeg 7000 RPM rond laat draaien (je moet het toch lezen?)en niet de hele zooi eraf slingert?
Die goudatomen hebben geen enkele bindende kracht met het silicium, vormen daar geen moleculen mee of zo. De enige kracht die ze ondervinden is hun onderlinge cohesie, daarom moeten ze minimaal op 3/4 van hun omvang uit elkaar liggen.Ik kan het niet anders zien dan dat wanneer je dat als schijf laat draaien je binnen notime een prachtige ronde gouden ring in je kast hebt liggen rammelen.

[Verwijderd]

Die atomen zitten via Van der Waals-krachten aan het oppervlak vast lijkt me. Verder zullen ze echt niet van hun plaats "verschuiven" bij 7200 rpm. Een atoom weegt nl. veel te weinig. Bij ultra-centrifuge (opwerking van uranium in de gasfase: scheiden van U-235 van U-238) worden rotatiesnelheden van 100.000 rpm gebruikt, terwijl uranium nog eens veel zwaarder dan goud is (atoommassa).

[Verwijderd]

jammer is dat deze techniek net als andere in een soort wachtrij komt te staan.

Op het moment hebben wij als gebruikers zulke capaciteit niet nodig. Verdere ontwikkeling komt dus op een moment stil te liggen. Pas als er bepaalde soorten andere ontdekkingen om zulk capaciteit vragen dan zal het pas weer opleven.

[Verwijderd]

Hier zullen ze natuurlijk wel een andere metaal voor gaan gebruiken anders zou je HD wel een heel duur geintje worden

Lees eens goed, siliciumatomen konden om onbekende reden netjes met zijn 5'n naast elkaar en goud verstoort dat niet. Andere edelmetalen mogelijk ook niet maar de andere metalen denk ik wel. Bij dergelijke dingen op atomair niveau kan je doorgaans niet zeggen 'we vervangen dit element even'.

Bovendien slaat het nergens op, zoveel goud is het niet voor 1/100 inch.


Ik denk eigenlijk niet dat deze dingen bestand zijn tegen straling (oeps, 19"stond te dicht bij HD... jammer, ff nieuwe kopen ). En ik betwijfel ook of ze goed tegen grotere kinetische ontlading kunnen (klappen )

[Eärendil]

Hoe zit het met de storingsgevoeligheid van deze methode, scanning tunneling microscopes zijn extreem gevoelig vor trillingen?
Bij plaatjes uit dat soort apparaten was dacht ik altijd een grote ruis te zien als het apparaat maar een klein beetje had bewogen

[AJ]

las het niet goed sorry

[Tomatoman]

Er zit een foutje in de vertaling.

[...] which amounts to a data storage density of 250 trillion bits per square inch.

is vertaald als 250 triljoen bits.

Het Engelse woord trillion betekent 10E12, het Nederlandse triljoen betekent 10E21. De vertaling zit dus een factor miljard te hoog. Dat scheelt weer bij het backuppen .