Il y a un dicton selon lequel la quantité de données augmente toujours jusqu'à ce qu'elle remplisse tout l'espace disponible. Il y a peut-être vingt ans, il était courant de stocker des logiciels, de la musique MP3, des films et d'autres fichiers sur un ordinateur qui auraient pu s'accumuler au fil des ans. À cette époque, lorsque les disques durs pouvaient contenir des dizaines de gigaoctets de mémoire, ils finissaient presque inévitablement par déborder.
Maintenant que l'Internet haut débit est disponible et que nous ne pensons même pas à télécharger un DVD de 4,7 Go, le stockage des données est encore plus rapide. La quantité totale de données stockées sur les ordinateurs dans le monde devrait passer de 4,4 billions de gigaoctets en 2013 à 44 billions en 2020. Cela signifie qu'en moyenne, nous générons environ 15 millions de gigaoctets par jour. Même si les disques durs sont désormais mesurés en milliers de gigaoctets plutôt qu'en dizaines, nous avons toujours un problème de stockage.
Une grande partie de la recherche et du développement est consacrée à trouver de nouvelles façons de stocker des données qui permettraient une plus grande densité et ainsi stocker plus d'informations avec une plus grande efficacité énergétique. Parfois, cela est dû à la mise à jour de méthodes familières et bien connues. Par exemple, IBM a récemment annoncé une nouvelle technologie. Leur bande magnétique est capable de stocker 25 gigaoctets d'informations par pouce carré (environ 6,5 centimètres carrés) - un nouveau record mondial pour une technologie vieille de soixante ans. Bien que les disques durs SSD actuels aient une densité plus élevée, environ 200 gigaoctets par pouce carré, les bandes magnétiques sont encore couramment utilisées pour la sauvegarde des données.
Cependant, la recherche moderne dans le domaine du stockage de données traite déjà d'atomes et de molécules individuels, ce qui est objectivement la dernière limite de la miniaturisation technologique.
Les aimants monatomiques et mono-moléculaires n'ont pas besoin de communiquer avec les aimants voisins pour conserver leur mémoire magnétique. Le fait est qu'ici, l'effet mémoire découle des lois de la mécanique quantique. Étant donné que les atomes ou les molécules sont beaucoup plus petits que les domaines magnétiques actuellement utilisés et peuvent être utilisés individuellement plutôt qu'en groupes, ils peuvent être «emballés» plus étroitement, ce qui pourrait conduire à un bond de géant dans la densité des données.
Ce genre de travail avec des atomes et des molécules n'est plus de la science-fiction. Les effets de la mémoire magnétique dans les aimants à un seul moléculaire ont été découverts pour la première fois en 1993, et des effets similaires pour les aimants à un seul atome ont été démontrés en 2016.
Le principal problème auquel sont confrontées ces technologies, du laboratoire à la production de masse, est qu'elles ne fonctionnent pas encore à des températures ambiantes normales. Les atomes uniques et les aimants unimoléculaires nécessitent un refroidissement à l'hélium liquide (jusqu'à une température de - 269 ° C), ce qui est une ressource coûteuse et limitée. Cependant, récemment, un groupe de recherche de la School of Chemistry de l'Université de Manchester a réalisé une hystérésis magnétique, ou l'apparition d'un effet de mémoire magnétique, dans un aimant à molécule unique à - 213 ° C en utilisant une nouvelle molécule dérivée d'éléments de terres rares, comme indiqué dans leur lettre à la revue Nature. Ainsi, ayant fait un saut de 56 degrés, ils n'étaient qu'à 17 degrés de la température de l'azote liquide.
Cependant, il existe également d'autres problèmes. Afin de stocker réellement des bits individuels de données, les molécules doivent être fixées aux surfaces. Cela a déjà été réalisé avec des aimants à molécule unique dans le passé, mais pas pour la dernière génération d'aimants haute température. Dans le même temps, cet effet a déjà été démontré sur des atomes uniques fixés à la surface.
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Le test ultime est la démonstration d'une lecture non destructive d'informations provenant d'atomes et de molécules individuels. Cet objectif a été atteint pour la première fois en 2017 par une équipe de chercheurs d'IBM, qui a démontré le plus petit périphérique de stockage magnétique construit avec un aimant monoatomique.
Cependant, indépendamment du fait que les dispositifs de mémoire monatomiques et monoléculaires seront effectivement appliqués dans la pratique et se généraliseront, les réalisations de la science fondamentale dans cette direction ne peuvent qu'être reconnues comme simplement phénoménales. Les méthodes de chimie de synthèse développées par des groupes de recherche travaillant avec des aimants à molécule unique permettent aujourd'hui de créer des molécules aux propriétés magnétiques individuelles qui trouveront des applications en informatique quantique et même en imagerie par résonance magnétique.
Igor Abramov
