坚实一步：原子储存信息的技术正在变为现实

宽 96 纳米、高 126 纳米，存储了 1 KB 信息。存储的究竟是什么内容呢?提示：“还剩下很多空间”。

如果“我们能按照我们想要的方式操纵原子，将原子特性发挥到底，会怎么样?”这是物理学家理查德·费曼在1959年的一次演讲中提到的关于原子的猜想。他预测，如果用原子存储数据，整个“大英百科全书”都可以装在一个针尖上。

现在，原子储存信息的技术正在变为现实。荷兰代尔夫特理工大学科维理纳米科学研究所桑德·奥特领导的研究小组，证明利用原子储存大量信息是可行的。

在奥特的研究报告中，他们将存储密度提高到了500Tbpsi(兆兆比特/平方英寸)，是目前最好商业硬盘的500倍。桑德·奥特在接受媒体采访时说：“理论上，这种存储密度能把人类迄今为止创作的所有书籍都写到一张邮票上。”

其实，在1990年，IBM的一组科学家尝试了原子储存。他们用35个放置在镍薄片上的氙原子储存了公司的名字。IBM的科学家将温度冷却到零下269℃，这比绝对零度即理论上所能达到的最低温度仅仅高了4℃。但这样的成本极其昂贵，而且也只是记录了3个字母，没有太大的实用价值。

1990年，IBM 研究员在镍板表面用35个氙原子排列出“IBM”字样。

这次荷兰方面的实验意义要大得多。只需要温度达到零下196℃，该团队所储存的数据就能保持稳定。尽管这听上去没什么特别的，但这个温度可以用液氮冷却来达到，这样一来，就比IBM当年使用的液氦要便宜。

另外，荷兰团队使用的并不是IBM利用原子本身来储存信息的技术，而是采用二进制的方式，用扫描隧道显微镜(STM)的针尖推动材料表面单个原子，制作比特编码字母信息。

奥特解释说：“这就像一种滑动拼图，每个比特由两个表面铜原子位构成，我们把一个氯原子在这两个铜原子位之间来回滑动。如果氯原子在顶位，底位留一个空穴，称之为1;如果顶位是空穴，而氯原子在底位，称之为0。”

英文字母“e”的原子排列图示

他们将氯原子排在铜板上，排成小方格，并彼此连接。研究团队只占用铜板上六分之五的空间，因此还有空缺给空间中的氯原子。正是因为原子之间的空隙，晶格的信息储存要比IBM使用氙原子要稳定的多，也更适合存储数据。

研究人员新开发出的栅格存储器标记具体示例。

不仅如此，研究人员还表示，未来能将现有的方格规模扩大，形成三维结构，这样每个方格就能存储上千TB(1TB=1024GB)的数据。换句话说，用一粒盐的大小就能容纳美国国会图书馆的所有信息。

《经济学人》认为，通过原子实现的高密度存储信息，在未来可以拓展到手机、电脑和数据中心的存储容量上，还可以供云储存技术使用，大幅度减少数据中心的占地需求。这让我们对原子储存技术充满想象。

但目前仍有两个问题待解决。首先是原子可以稳定在室温条件里，但这个问题，至少从现在来看，实现过程缓慢。第二，在奥特的论文中，读取和写入每64位的信息需要1-2分钟时间，他称这一速度能快速提升至每秒一百万位。但这与现在的硬盘驱动速度相比，仍然较为缓慢。

《自然》杂志子刊《纳米技术》也在最新一期文章中刊发了这一研究成果。柏林材料物理学家Stefan Fölsch在接受该媒体采访时称，该研究是一项非常好的概念验证工作，通过操纵原子制造出可存储设备，为原子操纵技术的应用迈开了坚实的一步。