I ricercatori del Center for Quantum Nanoscience dell’Institute of Basic Science della Corea del Sud, a Seoul, hanno raggiunto il massimo livello di miniaturizzazione dei dispositivi di memoria riuscendo a memorizzare un bit di informazione in un singolo atomo: da ricordare che gli attuali dispositivi di memoria a base magnetica, tipo gli hard disk, richiedono approssimativamente un milione di atomi per ottenere lo stesso risultato. La base di quello che può essere definito come il più piccolo dispositivo di memoria al mondo è rappresentata da un atomo di olmio (Ho) e da un atomo di ferro (Fe), posti su un substrato di ossido di magnesio (MgO), con l’olmio che opera da “storage medium” e il ferro come sensore: il magnetismo dell’atomo di olmio può essere modificato o letto facendo fluire una corrente attraverso questo micro sistema. Ovviamente questo è il principio fisico, ma poi serve una strumentazione per verificare il comportamento del sistema di atomi, tal per cui si può parlare di scoperta di base e non certo di “dispositivo” a breve utilizzabile nella pratica. Infatti i ricercatori hanno lavorato utilizzando uno specifico tool denominato Scanning Tunneling Microscope (STM), che consente all’operatore di “vedere” i singoli atomi e anche applicare impulsi di corrente con cui modificare la direzione della magnetizzazione dei singoli atomi di olmio. Inoltre è stato approntato un sensore (quantum sensor), per la lettura dei bit di memoria con una tecnica denominata tunnel magnetoresistance, basato su un atomo di ferro collocato vicino a quello di olmio. I risultati di questa ricerca, cioè la possibilità di controllare singoli atomi in modo preciso, aprono a nuove possibilità nella miniaturizzazione del data storage commerciale. Da aggiungere che la ricerca ha anche portato a un risultato definito sorprendente: collocando due atomi di olmio vicini tra loro, a circa un nanometro di distanza, non si manifestano cambiamenti nella loro capacità di bit storage, ciò non vi sono interazioni apparenti come invece sarebbe ragionevole aspettarsi, e il motivo è ancora sconosciuto. Questa proprietà suggerisce la possibilità di poter arrivare a memorie estremamente dense basate su una grande quantità di atomi di olmio, pur mantenendo dimensioni assolutamente microscopiche, in netto contrasto con la famosa legge di Moore (la quantità di dati che possono essere memorizzati in un dispositivo raddoppia ogni 18 mesi, come successo del resto per decenni). Ma si è oramai giunti al limite della miniaturizzazione, con atomi talmente vicini da risentire di effetti quantici: gli atomi di olmio sfuggono a questa regola, anche se non si sa ancora il motivo fisico.
Una memoria a singolo atomo
