Magneti in miniatura per l'archiviazione dei dati del futuro

L'idea è affascinante: enormi quantità di dati potrebbero essere immagazzinate in spazi piccolissimi se per un'unità di informazione (uno zero o un uno nella tecnologia digitale binaria) fosse necessario un solo atomo o una piccola molecola. In teoria, questo è possibile perché alcuni atomi possono essere magnetizzati in modo tale che la magnetizzazione possa assumere solo due direzioni: "spin up" o "spin down". L'informazione potrebbe quindi essere memorizzata nella sequenza della direzione di magnetizzazione di molte molecole.

Tuttavia, ci sono ancora alcuni ostacoli da superare sulla strada dell'archiviazione magnetica di dati a singola molecola. Trovare molecole che non solo immagazzinino informazioni magnetiche per un breve periodo, ma anche in modo permanente non è facile. Ed è ancora più difficile disporre tali molecole su una base solida per la costruzione di dispositivi di memorizzazione dei dati. Un team internazionale di ricercatori guidato da chimici dell'ETH di Zurigo ha ora creato un nuovo metodo per quest'ultimo. Esso offre numerosi vantaggi rispetto ad altri approcci.

Atomo fuso con la superficie

Christophe Copéret, professore presso il Laboratorio di chimica inorganica dell'ETH di Zurigo, e il suo team hanno sviluppato una molecola con al centro un atomo di disprosio (il disprosio è un metallo che appartiene alle terre rare). Questo atomo è circondato da un'impalcatura molecolare che funge da veicolo di trasporto. Gli scienziati hanno anche sviluppato un metodo per depositare le molecole sulla superficie delle nanoparticelle di biossido di silicio e fonderle a 400 gradi Celsius. L'impalcatura di trasporto si disintegra, dando origine a nanoparticelle la cui superficie è disseminata di singoli atomi di disprosio liberi. I test hanno dimostrato che questi atomi possono essere magnetizzati e mantenere la loro direzione di magnetizzazione.

Attualmente la magnetizzazione funziona solo a circa meno 270 gradi Celsius (vicino allo zero assoluto) e dura al massimo poco più di un minuto e mezzo. Gli scienziati sono quindi alla ricerca di modi per mantenere la magnetizzazione stabile a temperature più elevate e per periodi di tempo più lunghi. Inoltre, stanno cercando metodi che fondano gli atomi con un substrato piatto invece che con le nanoparticelle.

Produzione semplice

Uno dei vantaggi del nuovo metodo è che è estremamente semplice. "Le nanoparticelle dotate di disprosio possono essere prodotte in qualsiasi laboratorio di chimica. Non c'è bisogno di una camera bianca o di attrezzature complesse", spiega Florian Allouche, dottorando del gruppo di Copéret. Inoltre, le nanoparticelle magnetizzabili possono essere conservate a temperatura ambiente e sono riutilizzabili.

I metodi di produzione alternativi prevedono, ad esempio, la deposizione di vapore su una superficie con singoli atomi. Tuttavia, i materiali prodotti in questo modo sono stabili solo a temperature molto basse. In alternativa, è possibile posizionare su un substrato molecole con proprietà magnetiche ideali. In questo processo, tuttavia, le proprietà magnetiche sono spesso influenzate negativamente.

Nell'ambito di questo progetto di ricerca, gli scienziati dell'ETH hanno collaborato con i colleghi delle Università di Lione e Rennes, del Collège de France di Parigi, dell'Istituto Paul Scherrer di Villigen e del Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti.