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本周一问世的世界上最小硬盘,小的有点意外!  

2016-07-21 11:58:45|  分类: 高新科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本周一,7月18日,权威期刊Nature Nanotechnology和荷兰代尔夫特理工大学同时发布消息,称该高校科研团队的科学家,在项目带头人Sander Otte的带领下成功创造了迄今为止世界上最小的"硬盘",研究报告显示这是一个原子级的存储设备。这件事既然发生在荷兰,那我们得好好捋一捋。

1  ▍ 世界最小的"硬盘"是有多小?

现在亚马逊上售卖的一款常见机械硬盘的物理数据是,长宽高比例18 x 11.8 x 3.8厘米,重量934克,硬盘容量5TB。而举我们所说的固态硬盘为例,一台苹果电脑所内置的固态硬盘它的对角线长度大概有4.5厘米,比三个键盘键稍微短一点。

下面重点来,代尔夫特理工的科学家在边长大概100纳米的区域内存储了1kB的内容,这一存储密度是我们现有的硬盘的500倍

我们可以简单地理解为,应用这一创造,科学家们可以在边长0.0001毫米(人的极限分辨率是0.1毫米)的区域内,存储500个汉字或者1000个英文字符。而代尔夫特理工的科学家给出了一个更通俗直观的理解方式,如果应用这样的创造,人类世界中所有的书籍内容都可以存储在一张邮票大小的"硬盘"内。读者你可以畅想一下,如果这项技术普及,那这个世界将会是什么样子。

2  ▍ 硬盘怎么会这么小?(用这几个动图,你可能会看得明白点。)

在代尔夫特的科学家做出这一创造之前,下面这两件事为他们的成就打好了基础。

首先,1959年,物理学家Richard Feynman推测了,未来我们可以在某一媒介上,通过排列单个原子的形式将数据存储于每一个原子中。

到了1989年,美国物理学家Donald M. Eigler通过扫描隧道显微镜技术操控原子,他将35个氙原子在镍冷冻晶体表面排列出了自己供职的公司的名字"IBM",这也是人们第一次可以精准地将原子排列于一个平面之上。

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来源:wired.com

2013年,IBM还通过这一技术制作完成了所谓的"世界上最小的电影",取名为"A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie"(小男孩和他的原子:世界上最小的电影),这个电影"小",不是因为时间短,而是因为它的演员"原子"实在是太小了。

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来源:IBM

有了上面两个东西做基础,Sander Otte和他的团队借助了Richard Feynman的理念和Donald M. Eigler所采用的技术,完成了科学家们所说的的世界上最小的硬盘,也是一种原子级别的数据存储方式。

3  ▍ 硬盘小,那怎么存储数据?

代尔夫特理工的这个"硬盘"所存储的每"位"都是由单个氯原子在空间中的位置所决定的。它的工作原理很类似于滑动拼图。

科学家将氯原子置于铜制底板之上,并整齐排列。然后在整齐排列的原子当中空出若干原子的位置。这样这个空位的之上的原子就可以在扫描隧道显微镜技术的操控下上下移动。

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来源:tudelft.nl

当氯原子在空格上方的时候,这个相对位置会被记录为二进制中的"1",当氯原子被移动,处于空格下方的时候,这个相对位置会被记录为二进制中的"0"。而由于氯原子除了空格位之外,都是被其他氯原子所包围,所以这样一种存储形式才会相对稳定。

然而这样的存储形式目前是在非常严格的条件下完成的,目前的条件是,在纯粹真空环境中,处于77开尔文(-196℃)的液态氮中,虽然较之前有了很大进步,但是还无法应用于大型数据中心或者量产。

4  ▍ 我能问问这个硬盘里存了啥吗

这张图片显示的就是代尔夫特理工的科学家们在世界上最小的硬盘中存储的数据,它的内容是上文提到的Richard Feynman曾经的演讲There’s Plenty of Room at the Bottom)的一部分。它的具体的尺寸为96纳米宽, 126纳米高。

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来源:tudelft.nl

5  ▍ 那么好了,硬盘这么小有什么用?

说了这么多,其实这样的一种技术有一些非常实用的考虑,首先我们现在需要存储的数据非常多,目前我们可以存储在若干公共空间,比如云端和数据中心,而云端也是需要数据中心作为存储实体的。

所以随着数据的增多,数据中心所占空间也将越来越大,耗费的能源、材料也将越来越多。如果可以缩小供存储的硬盘的体积,那么我们将能够有能力在有限空间内存储更多数据,同时也节约自然资源。

科学家们希望进一步完善这一技术,让存储操作条件更加简化,以完成这一最初的目标。

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