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Para conseguir el bit magnético más pequeño sólo se necesitan 12 átomos de hierro a muy baja temperatura.

Reconstrucción infográfica de los 12 átomos. Fuente: Sebastian Loth/CFEL.

¿Cuántos átomos son necesarios para almacenar un bit de información? No lo sabemos seguro, pero el record alcanzado por investigadores de centro Almadén de IBM, la Universidad de Hamburgo y un centro de investigación alemán dice que bastan 12 átomos, unos 96 para un byte. Un moderno disco duro usa, en comparación, unos 500 millones de átomos por byte.
Estos investigadores construyeron un patrón regular de átomos de hierro alineados en dos filas de seis átomos sobre una superficie de nitruro de cobre. Un byte construido por 8 de estos bits ocuparía un área de 4×16 nm. Esto corresponde a una densidad de información cientos de veces superior a la de los modernos discos duros.
El almacenamiento de información en este caso es magnético y la lectura y escritura de datos se efectuó con la punta de un microscopio de efecto túnel. Un impulso eléctrico sobre la sonda cambiaba la configuración de un 0 a un 1 cambiando en estado de imanación y un impulso más débil permitía su lectura. Para poder conseguir esto el grupo de átomos de hierro se mantuvo a 5 grados Kelvin. Como todo el mundo sabe la temperatura, que introduce desorden en todo sistema, es una gran enemiga del orden magnético. También hay que tener en cuenta los efectos cuánticos, pues si la escala es muy pequeña un bit puede cambiar de estado por efecto túnel, incluso al cero absoluto de temperatura.
Sin embargo, los investigadores esperan que grupos de 200 átomos mantengan un orden magnético estable a temperatura ambiente, aunque se necesitarán años de desarrollo hasta llegar a productos comerciales.
Por primera vez han conseguido usar antiferromagnetismo en lugar del ferromagnetismo empleado en los discos duros convencionales. En la interacción antiferromagnética los momentos magnéticos tienden a apuntar en direcciones antiparalelas y en la ferromagnética en direcciones paralelas. El uso del antiferromagnetismo permite un empaquetamiento más compacto y permite separar bits a sólo un nanometro unos de otros.
En lugar de tratar de miniaturizar lo que ya existe, estos investigadores pensaron en dirección opuesta y partieron de lo más pequeño (un átomo) y comprobaron el mínimo conjunto de átomos en la configuración adecuada que permitía alcanzar el objetivo. Resultó ser un grupo de 12 átomos de hierro.
El experimento también ha permitido sentar las bases de un posible estudio de la transición del mundo clásico al cuántico. Así, se podría usar para analizar los efectos físicos cuánticos a través del cambio del patrón formado por los átomos de hierro en el conjunto. ¿Cómo se comporta un imán en la frontera entre los dos mundos? ¿Qué hace diferente a un imán cuántico de uno clásico?

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.