Группа ученых из США сконструировала простой электромеханический запоминающий элемент, кодирование информации в котором осуществляется с помощью
наночастицы железа, перемещающейся внутри нанотрубки.

Внешний вид запоминающего устройства и зависимость скорости перемещения наночастицы от величины приложенного напряжения (иллюстрация из журнала Nano Letters).

Как замечают авторы работы, современные запоминающие устройства демонстрируют плотность записи данных около 10–100 Гбит/кв. дюйм, обеспечивая
сохранность информации на период от 10 до 30 лет. Экспериментальные способы записи (к примеру, манипулирование отдельными атомами с помощью сканирующего туннельного микроскопа) предлагают значительно более высокую
плотность данных (~ 100 Тбит/кв. дюйм), однако при комнатной температуре закодированная таким образом информация будет храниться не более 10
пикосекунд.

Предложенная конструкция, по словам исследователей, способна обеспечить плотность записи до 1 Тбит/кв. дюйм, и каждый бит при комнатной температуре
будет сохранять свое состояние на протяжении более одного миллиарда лет.

В состав разработанного устройства входят полая многослойная углеродная нанотрубка с подведенными к ней контактами и свободно перемещающаяся внутри
нее наночастица железа. Формирование структуры с вложенной наночастицей происходит в процессе пиролиза ферроцена Fe(C₅H₅)₂ в атмосфере аргона.
При пропускании тока по трубке наночастица начинает перемещаться, изменяя направление движения при смене направления тока и повышая/понижая скорость
перемещения в зависимости от величины приложенного напряжения. Состояние бита, таким образом, кодируется положением наночастицы (к примеру, ее
нахождение в левой части трубки можно принять за «0», а уход в правую часть обозначить как «1»). Ученые также экспериментально доказали возможность
высокоточного управления движением частицы: при подаче очень короткого (~ 20 нс) импульса напряжения амплитудой около 2 В она смещается всего на 3
нм (длина нанотрубки превышает 400 нм).

При проведении тестирования образца записанное состояние бита считывалось прямым наблюдением с помощью просвечивающего электронного микроскопа; очевидно, что на практике такой способ применять
невозможно. Исследователям удалось найти решение и этой проблемы: как выяснилось, продольное электрическое сопротивление нанотрубки демонстрирует
выраженную зависимость от положения наночастицы. Пробные сеансы считывания, проведенные по такой методике (состоянию «1» соответствовало R > 5 620
Ом, состоянию «0» — R < 5 580 Ом), завершились успешно.

Отчет опубликован в журнале Nano Letters; полный текст статьи можно скачать с сайта кафедры физики Калифорнийского университета в Беркли.