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domenica 1 febbraio 2009

NANOTECNOLOGIE: STANFORD SCRIVE LE LETTERE PIU' PICCOLE DEL MONDO

Nel corso di una ormai leggendaria conferenza del 1959, il grande fisico e premo Nobel Richard Feynman sostenne che non vi fossero barriere fisiche che potessero impedire a macchine e circuiti di essere drasticamente ridotti di dimensioni.

Definì questo concetto con la ormai celebre frase "There's Plenty of Room at the Bottom" (C'è molto spazio là in fondo).


Feynman offrì 1000 dollari a chi avesse trovato un modo per scrivere una pagina da un libro di testo ordinario in uno spazio 25.000 volte più piccolo (una scala in cui l'intero contenuto della Enciclopedia Britannica si adatta alla testa di uno spillo). Il premio non fu consegnato fino al 1985, quando uno studente di Stanford, Tom Newman, lavorando con il professor ingegneria elettrica Fabian Pease, realizzarono una litografia a fascio elettronico per incidere la pagina di apertura di Dickens "A Tales from two cities". Questo record detenuto fino al 1990, quando un gruppo di ricercatori appartenendi a una nota società di computer riuscirono a incidere le lettere IBM disponendo vicini 35 atomi di xeno.

Ora, in un documento pubblicato online sulla rivista Nature Nanotechnology, alcuni ricercatori di Stanford spiegano come hanno creato lettere di dimensioni 40 volte inferiori all'esperimento originale, e ben quattro volte inferiore alla scritta IBM. Le loro dimensioni sono di 0.3 nanometri (1/3 di un miliardesimo di metro).

Nell'immagine a lato è illustrata la procedura utilizzata.

La cosa straordinaria è che il limite di densità di informazioni non è più quello di un bit per ogni atomo. C'è un nuovo orizzonte che permette di creare spazio per memorizzare più informazioni.
Attraverso una nuova tecnologia, detta olografia quantistica elettronica, e modificando la disposizione delle molecole, i ricercatori possono creare differenti forme d'onda per la codifica delle informazioni.

In un tradizionale ologramma, la luce laser colpisce una immagine bidimensionale da cui appare un oggetto 3D virtuale. Nel nuovo tipo di olografia, gli ologrammi molecolari bi-dimensionali non sono illuminati dalla luce laser, ma da elettroni che sono già in una piastra rame (in giallo nella foto) in grande abbondanza. L'"oggetto elettronico" risultante può essere letto con un microscopio a scansione tunnel.

Il risultato è che nello stesso ologramma possono essere memorizzate diverse immagini, ognuna creata da una diversa lunghezza d'onda di elettroni. I ricercatori possono allora leggerle separatamente, così come si fa con le pagine di un libro, in uno spazio che è lo stesso per ogni atomo considerato.

L'esperimento ha permesso di memorizzare, dunque, circa 35 bit per elettrone necessari per la codifica di ogni lettera. La conclusione più importante è che un bit per atomo non è più il limite ultimo di densità di informazioni.




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Oltre a Luna e Manoharan, autori della ricerca
"Quantum Holographic Encoding in a Two-Dimensional Electron Gas" nel team ci sono anche i dottorandi Laila Mattos, fisica, Brian Foster, ingegneria elettrica, e Gabriel Zeltzer, fisica applicata.

La ricerca è stata supportata dal Dipartimento di Energia attraverso SLAC Nazionale Accelerator Laboratory di Stanford e l'Istituto di Scienza dei materiali e l'energia (SIMES), l'Ufficio di Ricerca Navale, la National Science Foundation e la Stanford-IBM Center for Probing the Nanoscale.

APPROFONDIMENTI

Video: The World's Smallest Writing
http://www.youtube.com/watch?v=j3QQJEHuefQ

Stanford News Service story: Reading the fine print takes on a new meaning
http://news-service.stanford.edu/news/2009/january28/small-012809.html

MANOHARAN LAB
http://mota.stanford.edu

RICHARD FEYNMAN'S 1959 NANOTECHNOLOGY TALK
http://www.its.caltech.edu/~feynman/plenty.html

NATURE NEWS STORY
http://www.nature.com/news/2009/090124/full/news.2009.54.html

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