Tendances scientifiques: Un minuscule appareil à «mémoire atomique» capable de conserver tous les ouvrages jamais écrits
L'unité de mémoire de 1 kilooctet présente une densité de stockage d'un ordre de grandeur deux à trois fois supérieur à ce que permet la technologie de disque dur ou flash actuelle. Chaque bit de donnée étant représenté par la position d'un unique atome de chlore, l'équipe est parvenue à atteindre une densité de 500 térabits par pouce carré. «La surface d'un timbre suffirait à écrire tous les ouvrages jamais rédigés», a déclaré Sander Otte, auteur de l'étude et physicien au Kavli Institute of Nanoscience de l'université de technologie de Delft, aux Pays-Bas. Dans un autre ordre d'idée, l'équipe de recherche a estimé qu'elle pourrait faire tenir tout le contenu de la bibliothèque du Congrès américain dans un tube de 100 microns de large (le diamètre moyen d'un cheveu). Les scientifiques ont créé leur appareil à mémoire atomique à l'aide d'un microscope à balayage à effet tunnel, qui utilise une aiguille extrêmement fine pour sonder un par un les atomes de la surface. Outre le fait qu'elles peuvent détecter les atomes, les sondes du microscope à balayage à effet de tunnel sont aussi capables de les déplacer. Les ordinateurs représentent les données sous forme de chiffres binaires (0 et 1) appelés bits, qu'ils expriment en activant ou désactivant de minuscules transistors agissant comme des commutateurs. D'après les chercheurs, le nouvel appareil à mémoire atomique représente chaque bit par deux emplacements possibles sur une surface de cuivre; un atome de chlore peut ainsi glisser vers l'avant et vers l'arrière entre deux positions. «Chaque bit est déterminé par deux positions sur une surface constituée d'atomes de cuivre, et par un atome de chlore pouvant avancer et reculer entre ces deux positions», explique M. Otte. «Si l'atome de chlore est en position haute et qu'il surmonte un vide, on obtient un 1. Si le vide est en position haute et l'atome de chlore dessous, le bit est égal à 0.» Les bits sont séparés les uns des autres par des rangées d'autres atomes de chlore. Les scientifiques ont découvert que ces rangées d'atomes peuvent maintenir les bits en place pendant plus de 40 heures. Ce système d'assemblage d'atomes est bien plus stable et fiable que les stratégies de mémoire atomique qui utilisent des atomes libres. Par conséquent, il est bien plus adapté aux applications pratiques de stockage de données. Ces atomes ont été organisés en 127 blocs de 64 bits. Chaque bloc a été étiqueté de façon à localiser les vides. Les marqueurs utilisés sont identiques aux codes QR qui figurent souvent sur les publicités et tickets. Ils peuvent identifier l'emplacement précis de chaque bloc sur la surface de cuivre. Les marqueurs peuvent aussi identifier un bloc comme étant endommagé; l'imperfection peut être due à un contaminant ou à un défaut de la surface de cuivre. En effet, les chercheurs précisent qu'environ 12 % des blocs sont impropres au stockage de données en raison de problèmes de ce type. Au final, ce système ordonné de marqueurs pourrait aider à mettre au point une mémoire atomique de très grande capacité, en dépit des imperfections de la surface en cuivre servant à coder les données. Pour démontrer ce principe, les chercheurs ont codé sur une surface de 100 nanomètres de large une partie de la fameuse conférence intitulée «There's plenty of room at the bottom» donnée par Richard Feynman, physicien renommé. Malgré des résultats prometteurs, l'approche n'est pas encore prête à être commercialisée. Le stockage stable des informations a seulement pu être démontré à une température de 77 Kelvin (-196 C°), et les opérations de lecture et écriture restent lentes, de l'ordre de plusieurs minutes. En dépit de ce formidable succès, M. Otte considère que l'énorme potentiel de la mémoire atomique ne fait que prouver la capacité des scientifiques à créer des appareils à l'échelle atomique. «À ce stade, je ne sais jusqu'où ces résultats nous mèneront, mais je suis convaincu qu'ils déboucheront sur des applications autrement plus passionnantes que le simple stockage de données», déclare-t-il. Les résultats ont été publiés dans la revue «Nature Nanotechnology».
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Pays-Bas