Представьте себе возможность хранения тысяч lossless-песен и изображений в высоком разрешении на устройстве не больше ногтя. Как произвести такой накопитель и не потратить на это золотой запас небольшой банановой республики? В Институте материаловедения и инжиниринга (Сингапур) считают, что задачу можно решить с помощью технологии самосборки, а ключевым фактором, который воплотит теорию в реальность, станет «сверхровная» поверхность подложки.

Самосборка — одна из самых простых и дешёвых методик, позволяющих получать высокоплотные материалы в промышленных масштабах. Эта технология не ограничивает (в разумных пределах) производителей в выборе материала подложки.

И если следовать результатам рассматриваемой работы, она позволит создавать устройства хранения информации нового поколения с плотностью записи до 10 Тбит/кв. дюйм.

Для справки: плотность записи на современных жёстких дисках равна примерно 0,6 Тбит/кв. дюйм, то есть в 15 раз ниже.

Рис. 1. Жёсткий диск, вполне себе структурированный носитель данных (фото Just Rambling On).

Одним из наиболее очевидных применений самосборки могло бы стать создание жёстких дисков или, в более общем случае, структурированных носителей данных.

Повторим: сама по себе технология широко используется в научных исследованиях и даже в промышленности в качестве практического литографического инструмента для создания недорогих структурированных поверхностей большой площади. Но все попытки адаптировать метод для некоторых специфических типов поверхностей, таких как магнитные среды, используемые для хранения данных, давали невоспроизводимые результаты.

Этот феномен долгое время не давал спокойно спать учёным, работающим как в академических институтах, так и в промышленности.

И вот загадка решена. Ключевым фактором, влиявшим на результаты самосборки, как оказалось, была степень гладкости поверхности. Более гладкие поверхности позволяют добиваться наилучших результатов в тех случаях, когда речь идёт о самосборке наноразмерных структур. Это простое понимание проблемы (вполне, кстати, предсказуемое: на наносборку влияют нанодефекты, которых следует избегать) позволяет свободно распространить метод на ещё большее число типов поверхностей, при этом уменьшив количество дефектов продукции в случае промышленного производства. Стоит ли говорить, что чем плотнее упаковка наноструктур (представляющих собой отдельные биты) на поверхности подложки, тем выше теоретически достижимая плотность записи информации?

Дефекта размером в 10 атомов (10 Å) достаточно для того, чтобы полностью развенчать мечту о самосборке на наноразмерном уровне.

А потому учёные рекомендуют не допускать дефектов крупнее 5 Å. Это предел допустимой «шероховатости» поверхности для проведения на ней воспроизводимой самоорганизации битов, которые станут основой хранилища информации высокой плотности.

Подробнее о результатах исследования читайте в открытом журнале Nature: Scientific Reports.