Algieri Luca

Storage di massa, rivoluzione atomica

Ridurre la dimensione del singolo bit alla dimensione atomica per unire l'enorme capacità di archiviazione degli hard disk meccanici alla velocità di accesso in lettura/scrittura dei moderni SSD. È la sfida del TU Delft

Roma - Coniugare cospicue dimensioni nello spazio d'archiviazione a incrementi di velocità nella gestione dei dati (in lettura e scrittura) è da sempre la sfida quotidiana dei reparti Ricerca e Sviluppo delle aziende operanti nel settore delle memorie di massa. E in quest'ottica, il recente annuncio della TU Delft - Delft University of Tecnology, circa una nuova tecnologia di memorizzazione capace di ridurre di 500 volte lo spazio occupato da un singolo bit (rispetto alle attuali tecnologie), potrebbe rappresentare una svolta epocale.

La tecnologia di archiviazione più affidabile e consolidata rimane il tradizionale hard disk meccanico, mentre i dischi a stato solido si stanno diffondendo a macchia d'olio grazie alle ottime prestazioni sul tempo d'accesso ai dati e il "costo a megabyte" via via più contenuto.
Aver ridotto sempre più la dimensione del singolo bit ha permesso negli anni di aumentare notevolmente la densità dei dati memorizzabili per singola area, arrivando ad ottenere hard disk meccanici da10 Terabyte, ma con tempi di accesso ai dati che non sfiorano minimamente quelli dei più recenti hard disk SSD. Di converso, con la tecnologia "a stato solido" si raggiungono prestazioni elevate in lettura/scrittura, ma la dimensione massima disponibile è di 3,8 Terabyte; taglio che, nel caso del Samsung Enterprice SSD PM863 MZ-7LM3T8 arriva a sfiorare i 2000 euro su Amazon (1499 dollari nel caso del recente 4TB 850 EVO annunciato da Samsung).

La tecnologia sviluppata dai ricercatori olandesi della Delft University of Tecnology ha tutte le carte in regola per rivoluzionare il mercato, poiché tenta di unire il meglio di entrambe le tecnologie utilizzando singoli atomi come celle di una griglia in cui codificare il singolo bit.
Il team di ricercatori del Kavli Institute of Nanoscience at Delft University, guidato da Sander Otte, ha infatti posizionato atomi di cloro su una superficie di rame, ottenendo così una griglia con dei quadrati perfetti.

Utilizzando il ridottissimo ago di un microscopio ad effetto tunnel (Scanning Tunneling Microscope) si possono posizionare o spostare i singoli atomi di cloro o lasciarli "cadere" in un apposito "buco" lasciato sulla superficie in modo da creare delle caselle vuote facilmente interpretabili come "0 binario" nella codifica del bit.

Come spiega Sander Otte: "Si potrebbe paragonare ad un puzzle a scorrimento. Ogni bit è formato da due posizioni su una superficie di atomi di rame e da un atomo di cloro che possiamo far scorrere avanti e indietro tra queste due posizioni. Se l'atomo di cloro è nella posizione superiore, ci sarà un buco sottostante e tale configurazione la interpreteremo come 1. Se il buco è nella posizione superiore e l'atomo di cloro è quindi sul fondo, allora il bit è 0".

Rappresentazione della codifica di un singolo bit

Il fatto che gli atomi di cloro siano circondati da altri atomi di cloro, tranne che nelle zone in cui sono presenti i buchi, fa sì che si tengano reciprocamente in posizione, rendendo la struttura molto più stabile e quindi adatta alla memorizzazione dei dati.
La memoria viene organizzata in blocchi da 8 byte (64 bit) in cui ogni blocco ha un marcatore realizzato con lo stesso tipo di "buchi" del raster di atomi di cloro, ispirato al sistema dei QR code, che contiene le informazioni sulla posizione esatta del blocco corrispondente sullo strato di rame.
Il codice indica anche se il blocco è danneggiato, ad esempio in caso di contaminazione locale o di un danneggiamento della superficie, consentendo di scalare facilmente a dimensioni superiori la memoria, nonostante le imperfezioni della superficie di rame.

Rappresentazione di una memoria

Allo stato attuale, memorie così realizzate sono utilizzabili sono in condizioni di "vuoto pulito", come potrebbe essere una camera bianca, e alla temperatura di ebollizione dell'azoto liquido a 77 °Kelvin (-196 °C) ma, avendo la possibilità di raggiungere densità di 500 Terabit per pollice quadrato (Tbpsi), potrebbe rappresentare il futuro dello storage di massa, sia dal punto di vista della capienza che da quello delle performance.

Questa ricerca è stata resa possibile grazie al sostegno dell'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NOW / UFM), mentre gli scienziati della Iberica Nanotechnology Laboratory International (INL) in Portogallo hanno eseguito i calcoli sul comportamento degli atomi di cloro.

Luca Algieri

Fonte immagini: 1, 2
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