美國國會(huì )圖書(shū)館檔案室一角

　　日前，一個(gè)來(lái)自荷蘭Delft大學(xué)的科研團隊在英國科學(xué)雜志《自然納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)上發(fā)表了他們最新的研究成果：利用單一原子存儲信息的可重復使用存儲設備。

　　《自然納米技術(shù)》報道稱(chēng)，理論上該技術(shù)能夠在一平方英寸（大約一個(gè)SD卡大�。┲写鎯�500TB的數據，這相當于在0.1平方毫米的面積里存下整個(gè)美國國會(huì )圖書(shū)館里的所有檔案和書(shū)籍。不過(guò)，目前該團隊展示的實(shí)際效果只能在0.1平方毫米里存入1KB。

　　其實(shí)物理學(xué)家們早在25年前就具備了原子控制能力。1990年，物理學(xué)家DonEigler就已經(jīng)可以利用掃描隧道電子顯微鏡將35個(gè)氙原子排列成“IBM"字樣。但是，由于原子在常溫條件下極端的不穩定性，控制原子的技術(shù)成本很高，加上適宜的存儲介質(zhì)（即使用哪種原子）不好確定等原因，使得科學(xué)界采用原子存儲數據的想法一直未能實(shí)現。

1990年物理學(xué)家DonEigler用35個(gè)氙原子排列成“IBM"字樣

　　這些年隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，最終使原子存儲成為可能。

　　Delft大學(xué)的科研團隊在一塊預先排好柵格的銅板上吸附氯離子，然后通過(guò)最新的掃描隧道電子顯微鏡和一個(gè)特殊的“鑷子”，控制氯原子在柵格中的分布，將氯原子和空隙排列成不同的組合，分別代表二進(jìn)制的0或者1，從而實(shí)現了數據存儲。具體的原子和空缺排列形式如下圖所示：

　　圖中深色的表示氯原子，淺色表示空缺，每四個(gè)方塊表示一個(gè)柵格，每個(gè)柵格表示一個(gè)數據位，每行柵格表示一個(gè)字節。圖中的一行用二進(jìn)制ASCII編碼的形式表示了小寫(xiě)字母e。

　　這種實(shí)現方式相對于1990年的做法有兩點(diǎn)主要優(yōu)勢。

　　首先，因為原子周邊都是空缺，因此完全可以細微地在柵格內按照原子固有的方式運動(dòng)，相對于物理學(xué)家DonEigler將原子固定在一個(gè)點(diǎn)的做法，這提高了設備的穩定性。這種穩定性還帶來(lái)了一個(gè)好處，從前需要液氦-210℃低溫才能實(shí)現的原子控制現在-196℃就能滿(mǎn)足要求。

　　另一方面，由于科學(xué)家可以在每個(gè)柵格做標記（比如在左上角放一個(gè)其他原子），這大大提高了數據的讀取速度。從前需要一個(gè)接一個(gè)柵格地完整讀取，然后再回頭判斷已經(jīng)讀取的數據是否正好滿(mǎn)一個(gè)字節，現在只需要順次讀下去，碰到標記表示一個(gè)字節就行了。因此從前讀取一組數據可能需要長(cháng)達幾天的時(shí)間，現在只要幾個(gè)小時(shí)就OK了。

　　當然，該技術(shù)目前還有許多不成熟的地方。比如液氦-196℃低溫環(huán)境的成本還是很高，并且無(wú)法實(shí)際應用，雖然速度相對從前快了不少，但還是不能滿(mǎn)足日常需求等等。不過(guò)，令人興奮的一點(diǎn)是，該技術(shù)或許對未來(lái)的原子存儲技術(shù)指明了發(fā)展方向，我們期待著(zhù)今后更大的突破。