美國(guó)IBM公司與德國(guó)激光技術(shù)研究所CFEL（Center for Free-Electron Laser Science）于德國(guó)時(shí)間2012年1月12日宣布，雙方通過(guò)將原子逐個(gè)增加的方式開(kāi)發(fā)出了全球最小的磁記錄元件。可通過(guò)12個(gè)原子實(shí)現(xiàn)1bit的記錄。據(jù)介紹，記錄密度約相當(dāng)于10TB/英寸2，相當(dāng)于最新硬盤驅(qū)動(dòng)（HDD）技術(shù)的100倍?，F(xiàn)已在2012年1月13日的學(xué)術(shù)雜志《Science》上發(fā)表了論文。

該記錄元件是使用IBM的掃描式隧道顯微鏡（STM），將鐵（Fe）原子逐個(gè)排列后制作而成。具體來(lái)說(shuō)，將6個(gè)Fe原子拍成一列，兩列就能夠存儲(chǔ)1bit，16列就可以存儲(chǔ)1B的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)1B所需要的面積僅為4nm×16nm。

IBM等介紹說(shuō)，能制成這種極小記錄元件的原因在于利用了Fe的反鐵磁性（Antiferromagnetism）。反鐵磁性是指相鄰原子的磁矩方向相反的性質(zhì)。IBM從10多年前就開(kāi)始研究利用反鐵磁性的記錄元件，不過(guò)原來(lái)一直采用釕（Ru）。

新的磁記錄元件通過(guò)使用STM進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取。寫(xiě)入時(shí)使用STM向由兩列原子構(gòu)成的記錄元件加載電子脈沖，由此改變磁化狀態(tài)。讀取時(shí)加載更為弱的脈沖。不過(guò)，要想達(dá)到實(shí)用水平，還需要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。其原因之一是溫度問(wèn)題，截至目前只有在5K（-268℃）的極低溫度下才能穩(wěn)定保存數(shù)據(jù)。

采用STM進(jìn)行寫(xiě)入和讀取時(shí)的示意圖。由Fe原子（綠球）構(gòu)成的記錄元件，在氮化銅薄膜上制成。Cu原子用黃球表示，N原子用藍(lán)線表示。圖：CFEL的Sebastian Loth

IBM排列了五個(gè)控制各個(gè)bit的“1B”，表示成“THINK”。例如，最左側(cè)的bit列“01010100”按照10進(jìn)制為“84”，即為ASCII代碼的“T”。圖：IBM

此次IBM等除了制作小型磁記錄元件這一目的外，還有另一個(gè)目的，那就是確認(rèn)當(dāng)減小磁記錄時(shí)，傳統(tǒng)電磁學(xué)可以應(yīng)用到何種程度。此次證實(shí)當(dāng)原子少于12個(gè)時(shí)，由于量子效應(yīng)bit信息會(huì)變得不確定。（記者：野澤 哲生，《日經(jīng)電子》）