IBM等开发出“全球最小的磁记录元件”

美国IBM公司与德国激光技术研究所CFEL（Center for Free-Electron Laser Science）于德国时间2012年1月12日宣布，双方通过将原子逐个增加的方式开发出了全球最小的磁记录元件。可通过12个原子实现1bit的记录。据介绍，记录密度约相当于10TB/英寸2，相当于最新硬盘驱动（HDD）技术的100倍。现已在2012年1月13日的学术杂志《Science》上发表了论文。

该记录元件是使用IBM的扫描式隧道显微镜（STM），将铁（Fe）原子逐个排列后制作而成。具体来说，将6个Fe原子拍成一列，两列就能够存储1bit，16列就可以存储1B的数据。存储1B所需要的面积仅为4nm×16nm。

IBM等介绍说，能制成这种极小记录元件的原因在于利用了Fe的反铁磁性（Antiferromagnetism）。反铁磁性是指相邻原子的磁矩方向相反的性质。IBM从10多年前就开始研究利用反铁磁性的记录元件，不过原来一直采用钌（Ru）。

新的磁记录元件通过使用STM进行数据的写入和读取。写入时使用STM向由两列原子构成的记录元件加载电子脉冲，由此改变磁化状态。读取时加载更为弱的脉冲。不过，要想达到实用水平，还需要花费相当长的一段时间。其原因之一是温度问题，截至目前只有在5K（-268℃）的极低温度下才能稳定保存数据。

采用STM进行写入和读取时的示意图。由Fe原子（绿球）构成的记录元件，在氮化铜薄膜上制成。Cu原子用黄球表示，N原子用蓝线表示。图：CFEL的Sebastian Loth

IBM排列了五个控制各个bit的“1B”，表示成“THINK”。例如，最左侧的bit列“01010100”按照10进制为“84”，即为ASCII代码的“T”。图：IBM

此次IBM等除了制作小型磁记录元件这一目的外，还有另一个目的，那就是确认当减小磁记录时，传统电磁学可以应用到何种程度。此次证实当原子少于12个时，由于量子效应bit信息会变得不确定。（记者：野泽 哲生，《日经电子》）