Říká se, že množství dat vždy roste, dokud nevyplní veškerý dostupný prostor. Asi před dvaceti lety bylo běžné ukládat software, hudbu ve formátu MP3, filmy a další soubory v počítači, který se mohl v průběhu let nahromadit. V těch dnech, kdy pevné disky pojaly desítky gigabajtů paměti, téměř nevyhnutelně skončily přetékání.
Nyní, když je k dispozici rychlý vysokorychlostní internet a nemyslíme ani na stažení DVD 4,7 GB, je ukládání dat ještě rychlejší. Odhaduje se, že celkové množství dat uložených v počítačích na celém světě vzroste ze 4,4 bilionů gigabajtů v roce 2013 na 44 bilionů v roce 2020. To znamená, že v průměru vytváříme přibližně 15 milionů gigabajtů denně. Přestože pevné disky jsou nyní měřeny v tisících gigabajtů spíše než v desítkách, stále máme problém s ukládáním.
Mnoho výzkumu a vývoje je věnováno hledání nových způsobů ukládání dat, které by umožnily větší hustotu a tím ukládání více informací s vyšší energetickou účinností. Někdy je to kvůli aktualizaci známých a dobře známých metod. Například IBM nedávno oznámila novou technologii. Jejich magnetická páska je schopna uložit 25 gigabajtů informací na čtvereční palec (asi 6,5 čtverečních centimetrů) - nový světový rekord pro technologii, která je šedesát let stará. Ačkoli dnešní pevné disky mají vyšší hustotu, kolem 200 gigabajtů na čtvereční palec, magnetické pásky se stále běžně používají pro zálohování dat.
Moderní výzkum v oblasti ukládání dat se však již zabývá jednotlivými atomy a molekulami, což je objektivně poslední limit technologické miniaturizace.
Monatomické a monomolekulární magnety nemusí komunikovat se sousedními magnety, aby si udržely svou magnetickou paměť. Jde o to, že zde paměťový efekt vyplývá ze zákonů kvantové mechaniky. Protože atomy nebo molekuly jsou mnohem menší než v současnosti používané magnetické domény a lze je používat spíše jednotlivě než ve skupinách, lze je „pevněji“zabalit, což by mohlo vést k obrovskému skoku v hustotě dat.
Taková práce s atomy a molekulami už není sci-fi. Účinky magnetické paměti v jednomolekulárních magnetech byly poprvé objeveny již v roce 1993 a podobné účinky pro magnety s jedním atomem byly prokázány v roce 2016.
Hlavním problémem, kterému tyto technologie čelí od laboratoře po sériovou výrobu, je to, že dosud nepracují při normálních okolních teplotách. Jednotlivé atomy i jednomolekulární magnety vyžadují chlazení kapalným heliem (až do teploty - 269 ° C), což je nákladný a omezený zdroj. Nedávno však výzkumná skupina na Chemické univerzitě v Manchesteru dosáhla magnetické hystereze nebo vzniku magnetického paměťového efektu v magnetu s jednou molekulou při - 213 ° C pomocí nové molekuly odvozené od prvků vzácných zemin, jak uvádí jejich dopis do deníku Nature. Když tedy skočili o 56 stupňů, byli jen 17 stupňů od teploty kapalného dusíku.
Existují však i jiné problémy. Aby bylo možné skutečně ukládat jednotlivé kousky dat, musí být molekuly fixovány k povrchům. Toho bylo již dosaženo pomocí magnetů s jednou molekulou v minulosti, ale ne u nejnovější generace magnetů o vysoké teplotě. Současně byl tento účinek již prokázán na jednotlivých atomech fixovaných na povrchu.
Propagační video:
Konečným testem je demonstrace nedestruktivního čtení informací z jednotlivých atomů a molekul. Tohoto cíle bylo poprvé dosaženo v roce 2017 týmem vědců z IBM, který předvedl nejmenší magnetické paměťové zařízení postavené na monatomickém magnetu.
Avšak bez ohledu na to, zda se monatomická a monomolekulární paměťová zařízení skutečně uplatní a stanou se rozšířenými, nelze úspěchy základní vědy v tomto směru popírat jednoduše fenomenální. Metody syntetické chemie vyvinuté výzkumnými skupinami, které pracují s magnety s jednou molekulou, dnes umožňují vytvářet molekuly s jednotlivými magnetickými vlastnostmi, které najdou uplatnění v kvantovém zpracování a dokonce i při zobrazování magnetickou rezonancí.
Igor Abramov