Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 414

Zapsáno do atomů
(byla vyvinuta experimentální atomová paměť)

Už v roce 1959 slavný fyzik Richard Feynman předpovídal velké možnosti nanotechnologie a spočítal, že veškerá slova, která kdy v historii lidé napsali, by bylo možno zapsat do krychle o straně cca setiny milimetru, pokud by šlo zaznamenávat písmena pomocí jednotlivých atomů.

Fotogalerie (3)
Ilustrační foto

Nanotechnologie je "umění" či spíše soustava metod, jak pomocí manipulace s jednotlivými atomy či molekulami (nebo s jejich malými skupinami) dosáhnout materiálů a objektů unikátních nebo extrémních vlast-ností, jaké doposud ještě lidstvo nepoznalo a nemohlo používat (údajně by mohla být reálná i představa výtahu, jezdícího do kosmu, postaveného ze superpevných nanomateriálů). Předpona nano- je odvozena z typické rozměrové škály těchto struktur a operací - nanometru (10 na minus devátou metru). Zrnko písku obsahuje asi 10 miliónů miliard atomů.

Doháníme DNA

Během 1. poloviny r. 2002 se povedlo americko-švýcarskému týmu, vedenému prof. Himpselem z Univerzity ve Wisconsinu dosáhnout pomocí nanooperací se zkušebním křemíkovým preparátem lokálně takové hustoty paměti, že plocha jednoho CD z tohoto materiálu by pojala tolik informací, jako milión současných běžných CD-ROMů. Jeden bit informace (jednička či nula) zde byl reprezentován přítomností či nepřítomností jediného atomu, za silové a pohybové spolupráce dalších 20 atomů kolem něj (v dnešních konvenčních pamětech na uchování jediného bitu padnou milióny atomů). To je hustota, srovnatelná s "výkonností" živé přírody při zápisech genetické informace v kyselině DNA (32 atomů/bit).

Nikdo není dokonalý

Tento křemíkový materiál má však nevýhodu, že veškeré paměťové operace v něm (zápis, čtení, formátování) je třeba provádět ve vakuu a daní za velkou paměťovou hustotu je zatím značná pomalost, zvláště při zde zvolené pokojové teplotě (normálně se ultravýkonná elektronika silně chladí, třeba kapalným héliem). Po jistém kompromisu mezi kapacitou a rychlostí operací však bude možno získat v praxi již brzy použitelné atomové paměti, i když zatím s daleko menší měrnou kapacitou.
Konkrétní podoba této atomové paměti vznikla nanesením a následným vypařením malého množství zlata na křemíkový povrch, přičemž se atomy seskupily do lineárních stop o šířce pěti atomů. Nanášením dalších atomů se provádělo formátování, pomocí složitého pohybu skenovacího tunelového mikroskopu (STM) zápis a jednoduchým skenováním podél stop - čtení. Simulace atomového "harddisku" byla zatím provedena pouze pro několik stovek bitů, což trvalo celé minuty. Účelem tohoto demonstračního pokusu však bylo dosáhnout mezní hodnoty hustoty, nikoliv rychlosti. Výzkumníci se poučili, že čím větší chceme dosáhnout hustoty bitů, tím pomalejší atomovou paměť dostaneme.
Maximální hustoty zápisu do atomů proto bude možno využít až za několik desítek let, až se naučíme tyto extrémní paměti číst daleko rychleji, zejména za (pro nás běžných, ale pro tyto paměti nemístně vysokých) pokojových teplot. Mezitím bude možno zvýšit pomocí metod tzv. samočinné organizace (nano)částic informační hustotu dnešních konvenčních magnetických pamětí (harddisků) až stokrát. Kromě švýcarsko-amerického týmu na podobných úkolech kolem atomárních či molekulárních pamětí pracuje ještě řada dalších skupin - např. výzkumný tým firmy Hewlett-Packard připravil malou zkušební molekulární paměť, kde bit je reprezentován jednou nebo několika vodivými molekulami, sevřenými v mřížce z platinových drátů. Také firma Intel se svými procesory a IBM s disky nezůstávají pozadu. Slibnou oblastí výzkumu nanočástic jsou i grafické displeje o ultravysokém rozlišení. Tyto pokusy jsou potřebné, neboť se předpokládá, že během příštích deseti let se možnosti další miniaturizace na bázi dosavadní formy elektronické technologie vyčerpají.

Pavel Vachtl
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Vzácný druh magnetizmu nalezen v grafenu

Grafen, jeden z nejpevnějších materiálů na světě, obvykle nevykazuje magnetické vlastnosti. Ale když poskládáte grafenové vrstvy a trochu je zkroutíte, začnou se dít divné věci.

Fyziklání 2021

Fyziklání je největší týmová fyzikální soutěž v Praze s mezinárodní účastí. Je určena pro pětičlenné týmy středoškoláků, ale určitě se mezi ...

Které země Evropy mají největší zájem o „inteligentní“ domácí zařízení

Stále více lidí vyhledává techničtější životní styl, snaží se ulehčit si život či stihnout více, zajistit domácnost plně integrovanými bezpečnostními systémy, ...

Lechtat draka se nevyplácí

Devatenácté století končí. Svět je opojen elektřinou a jinými technickými zázraky. Jules Verne o překot vydává romány, v nichž hrdinové ovládají balóny, ...

Co nám při prohlížení webu zvedá tlak

Téměř všichni z nás každý den z nejrůznějších důvodů používáme různé webové stránky. Samozřejmě chceme, aby naše uživatelská zkušenost byla pozitivní a pokud možno bezchybná.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail