新一代的存儲設備，要靠氯和銅了？

科技快訊

在過去十幾年間，硬碟等存儲設備的存儲能力已經有了大幅度的提高，但我們仍然希望它們能夠以更小的體積儲存更多的信息。

為了應對這一挑戰，早在幾十年前，有科學家就提出可以用單個原子儲存信息，而一項最新的研究則讓這一設想離實際應用又進了一步。

用單個原子儲存信息的基本原理是利用掃描隧道顯微鏡的針尖來精確操縱表面上的原子。這一想法實現起來雖然並不算困難，但要想真正利用這一設想來開發存儲設備，仍有許多難題需要解決。

例如，這樣的信息存儲裝置通常只能在極低的溫度下操作，因為隨著溫度升高，表面上原子的熱運動會輕易將事先存儲好的信息破壞掉。

來自荷蘭等國的研究人員嘗試了新的思路。他們首先利用氣相沉積在潔凈的金屬銅的（100）晶面上覆蓋一層氯原子，此前的單個原子信息存儲技術通常也必須先通過氣相沉積在材料表面覆蓋一層特定的原子。

但此前的研究通常會在進行氣相沉積時讓原子儘可能完全覆蓋基底的表面，從而避免空隙等瑕疵的出現。而這個研究小組的成員則反其道而行之，通過控制氣相沉積的時間，有意讓氯原子無法全部覆蓋銅的表面，留下許多空隙。

接下來他們用掃描隧道顯微鏡的針尖來操縱銅表面的氯原子。當施加在探針上的電壓足夠大時，表面上的氯原子獲得了足夠的能量，可以移動並填充相鄰的空隙，而這個氯原子原先所在的位置則變成空隙。

如果考慮表面上的某個氯原子和與之相鄰的空隙，那麼在電壓的作用下，我們可以得到兩種不同的狀態，如果讓這兩種狀態分別對應二進位中的0和1，那麼我們就可以通過銅原子表面上的氯原子和空隙來儲存信息。

利用這一新技術，研究人員成功地在銅的表面儲存了一段文字。這段文字來自著名物理學家理查德·費曼1959年的演講There"s Plenty of Room at the Bottom.費曼在這次演講中探討了利用單個原子存儲信息的可能。圖中標尺為10納米。圖片來自原論文。

分析表明，這種新技術可以實現每平方英寸62.5TB的存儲密度，並且可以在77K(-196.15 oC)的溫度下仍然保持穩定。雖然這一溫度仍然遠遠低於室溫，但考慮到此前類似的單個原子信息存儲技術只能在10K左右極低溫度下保持穩定，這仍然是不小的進步。

不過，這項新技術的局限性也很明顯，主要問題在於信息讀取速度太慢。儘管如此，這一新研究仍然讓我們看到了利用單個原子存儲信息的巨大潛力。

報道：Scientists make single-atom memory from copper and chlorine

論文：A kilobyte rewritable atomic memory

編譯：魏昕宇

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