Ibm, nuovi traguardi sulle nano frontiere

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Nanoteconologia: l’atomo magnetico preannuncia il data storage ad atomo
singolo, mentre la commutazione a molecola singola apre la strada ai computer
molecolari

Ibm ha annunciato due risultati scientifici molto importanti nel settore della nanotecnologia che potrebbero portare a nuovi tipi di dispositivi e strutture costituiti da pochi atomi o molecole. Nonostante siano ancora lontani dalla messa in produzione, questi progressi permetteranno agli scienziati in IBM e in altre aziende di esplorare nuove strutture di base e dispositivi ricavati da componenti ultra minuscoli delle dimensioni di pochi atomi o molecole. Tali dispositivi potrebbero essere utilizzati come futuri chip per computer, unità di memorizzazione dati e sensori. Il lavoro svolto è stato reso noto in due rapporti pubblicati dalla rivista Science. Nel primo rapporto gli scienziati IBM descrivono i progressi significativi nell’esame di una proprietà chiamata anisotropia magnetica nei singoli atomi. Questo parametro fondamentale ha conseguenze tecnologiche importanti perché determina la capacità di un atomo di memorizzare informazioni. Prima di questo risultato nessuno era stato in grado di misurare l’anisotropia magnetica di un singolo atomo.

Un ulteriore lavoro renderà possibile costruire strutture consistenti di piccoli gruppi di atomi, o persino atomi singoli, che potrebbero immagazzinare in modo affidabile informazioni magnetiche. Tale capacità di memorizzazione permetterebbe a quasi 30.000 film di lunghezza standard o all’intero contenuto di YouTube ? milioni di video che si stimano essere più di 1.000 trilioni di bit di dati ? di stare in un’apparecchiatura delle dimensioni di un iPod. Fattore forse ancora più importante, questa scoperta potrebbe condurre a nuovi tipi di strutture e dispositivi così piccoli che si potrebbero applicare a interi nuovi settori e discipline al di là del calcolo tradizionale. Nella seconda relazione, i ricercatori IBM hanno presentato il primo interruttore a molecola singola che può funzionare senza difetti evitando di disgregare la struttura esterna della molecola ? un significativo passo in avanti verso elementi computazionali di base su scala molecolare che sono notevolmente più piccoli, più veloci e hanno un minore consumo energetico rispetto agli attuali chip dei computer e unità di memoria. Oltre a commutare all’interno di una singola molecola, i ricercatori hanno inoltre dimostrato che gli atomi all’interno di una molecola possono essere impiegati per commutare gli atomi in una molecola adiacente, rappresentando un elemento logico rudimentale. Questo è reso possibile in parte perché la struttura molecolare non viene disturbata. Nello studio intitolato ?Vasta anisotropia magnetica di un singolo spin atomico integrato in una rete molecolare di superficie?, i ricercatori hanno utilizzato uno speciale microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) di IBM per manipolare singoli atomi di ferro e li hanno disposti con precisione atomica su una superficie di rame appositamente preparata. Hanno poi determinato l’orientamento e la forza dell’anisotropia magnetica dei singoli atomi di ferro. L’anisotropia è una proprietà importante per il data storage perché nstabilisce se un magnete è in grado o no di mantenere uno specifico orientamento. Questo, a sua volta, permette al magnete di rappresentare un ?1? o uno ?0? che sono la base per memorizzare dati nei computer. ?Una delle principali sfide per l’industria IT oggi è ridurre quanto più possibile la dimensione dei bit usati per lo storage dei dati, aumentando però la capacità,? ha detto Gian Luca Bona, manager Science and Technology presso l’IBM Almaden Research Center di San Jose, California. ? Stiamo lavorando all’ultimo limite del possibile ? e adesso siamo un passo più vicini a immaginare come memorizzare dati a livello atomico. Comprendere le proprietà specifiche magnetiche degli atomi è la prima pietra per proseguire verso metodi nuovi e più efficaci di memorizzazione dati.? Nello studio intitolato ?Tautomerizzazione dell’idrogeno indotta da correnti e commutazione a conduttanza nelle molecole di naftalocianina? i ricercatori IBM descrivono la capacità di commutare una singola molecola ?on? e ?off?, un elemento base della logica dei computer, usando due atomi di idrogeno all’interno di una molecola organica di naftalocianina. In precedenza, i ricercatori di IBM e di altre aziende avevano dimostrato la possibilità di commutazione all’interno di singole molecole, ma le molecole cambiavano forma durante la commutazione, rendendole inadatte per costruire circuiti logici per chip dei computer o elementi di memoria. La commutazione all’interno della molecola usata dai ricercatori IBM è ben definita, altamente localizzata, reversibile, intrinseca alla molecola e non implica modifiche nella struttura molecolare. Di conseguenza, questa molecola potrebbe essere usata come unità modulare per dispositivi molecolari più complessi che fungono da elementi logici. Poiché la forma della molecola non si modifica durante la commutazione, è possibile accoppiare in modo controllato singoli interruttori. Il processo di commutazione dovrebbe quindi funzionare con molecole incorporate in strutture più complesse.

Autore: ITespresso
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