Crean un disco duro atómico, el más pequeño hasta la fecha

En 1959, el físico Richard Feynman retó a sus colegas a diseñar el mundo en la escala más pequeña posible. En su famosa conferencia «Hay mucho sitio al fondo», especuló que si tuviéramos una plataforma que nos permitiera organizar los átomos individuales en un patrón ordenado exacto, sería posible almacenar una pieza de información por átomo. Algo fantástico en una sociedad moderna que crea más de un billón de gigabytes de datos nuevos cada día. Para almacenar todos estos datos, es cada vez más importante que cada bit único ocupe tan poco espacio como sea posible.

Inspirados en el gran Feynman, un equipo de científicos del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad de Delft (Países Bajos) ha logrado llevar esta reducción al límite: ha construido una memoria de 1 kilobyte (8.000 bits), donde cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro.

«En teoría, esta densidad de almacenamiento permitiría que todos los libros que han sido creados por la humanidad sean escritos en un solo sello de correos», dice Sander Otte, responsable de la investigación, que publica la revista Nature Nanotechnology.

Los científicos llegaron a una densidad de almacenamiento de 500 terabits por pulgada cuadrada (Tbpsi), 500 veces mejor que el mejor disco duro comercial disponible actualmente. En honor al visionario Feynman, codificaron una sección de la conferencia de Feynman en 100 nanómetros de ancho.

Un puzle de átomos

Para ello, el equipo utilizó un microscopio de efecto túnel (STM), en el que una aguja afilada sondea los átomos de una superficie, una por una. Con estos sondeos, los científicos no sólo pueden ver los átomos, sino también usarlos para empujar los átomos alrededor. «Se podría comparar a un puzle», explica Otte. «Cada bit consiste en dos posiciones sobre una superficie de átomos de cobre, y un átomo de cloro que puede deslizarse hacia atrás y adelante entre estas dos posiciones. Si el átomo de cloro está en la posición superior, hay un agujero debajo de él. Llamamos a esto un 1. Si el orificio está en la posición superior y, por tanto, el átomo de cloro está en la parte inferior, el bit es un 0». Debido a que los átomos de cloro están rodeados por otros átomos de cloro, excepto cerca de los agujeros, se mantienen entre sí en su lugar. Por esta razón, el método con los agujeros es mucho más estable que los métodos con átomos sueltos y más adecuado para el almacenamiento de datos.

Los investigadores de Delft organizaron su memoria en bloques de 8 bytes (64 bits). Cada bloque tiene un marcador, hecho del mismo tipo de «agujeros» que la trama de átomos de cloro. Inspirado por los códigos de barras pixelados (códigos QR) que a menudo se utilizan para escanear entradas para los aviones y conciertos, estos marcadores funcionan como estos códigos en miniatura que llevan la información acerca de la ubicación precisa del bloque de la capa de cobre. El código también indicará si un bloque está dañado, por ejemplo debido a algún contaminante o un error en la superficie. Esto permite que la memoria pueda ser ampliada fácilmente a tamaños muy grandes, incluso si la superficie de cobre no es del todo perfecta.

Aunque este nuevo enfoque ofrece «excelentes perspectivas en términos de estabilidad y escalabilidad», los investigadores no creen que llegue pronto a los centros de datos. Como señala Otte, «en su forma actual, la memoria sólo puede operar en condiciones de vacío muy limpias y a temperatura del nitrógeno líquido (77 K), por lo que el almacenamiento real de datos a escala atómica está todavía lejos. Pero con este logro nos hemos acercado con gran paso».