Jest to eksperymentalna technologia, które wykorzystuje specyficzne właściwości materiału magnetycznego, operując na poziomie nanometrów. Nie oznacza to jednak, że dyski twarde znikną wkrótce z naszych komputerów. Są to dopiero początki i od eksperymentu do rynkowego produktu jest jeszcze dość długa droga.

Guido Meier z University of Hamburg wykorzystuje niewielkie magnetyczne domeny, które znajdują się w mikroskopijnych nanodrutach wykonanych z materiału będącego mieszanką żelaza i niklu (Permalloy). Domeny powstają w wyniku oddziaływania na nanodrut silnego pola magnetycznego. W domenach (tak jak w każdej magnetycznej pamięci) znajdują się atomy ułożone w sposób odpowiadający oddziaływującemu na nie polu magnetycznemu.

Istotną rolę odgrywa ściana domeny. W każdej pamięci dane są zapisywane jako zero lub jedynka. W tym przypadku jest tak samo - atomy znajdujące się w ścianie domeny są namagnetyzowane w jedną (logiczna jedynka) albo w drugą (logiczne zero) stronę.

Zespół naukowców użył do odczytywania danych specjalnej, mikroskopowej techniki, wykorzystującej miękkie promieniowanie rentgenowskie (X-Ray), której twórcą jest Peter Fischer z Lawrence Berkeley National Laboratory (Kalifornia).

Mając do czynienia z jednej strony z nanodrutem składającym się z wielu magnetycznych domen, a z drugiej z mikroskopem X-Ray, naukowcy odkryli metodę pozwalającą przesuwać magnetyczne domeny wzdłuż nanodruta. Można to robić wprowadzając do niego na kilka nanosekund elektroniczne impulsy.

Po wprowadzeniu takiego impulsu magnetyczna domena porusza się wzdłuż nanodruta z szybkością 110 metrów na sekundę. Domena przesuwa się też wtedy przed obiektywem mikroskopu X-Ray, który analizuje obraz i odczytuje jej stan.

Ważne jest to, iż zmiany zachodzące w ścianie domeny nie są rejestrowane przy użyciu technik magnetycznych, ale przez mikroskop, który analizuje obraz ściany domeny, rozróżniając w niej elementy o wielkość 15 nanometrów, określając w ten sposób położenie atomów.

Pomysł IBM

IBM opracował w swoim laboratorium Almaden Research podobną technologię, nadając jej nazwę "magnetic racetrack". Animowany rysunek obrazujący działanie tej metody znajduje się tutaj.

Metoda wymaga obecności dość długiego nanodruta mającego kształt litery U. Układ scalony oparty na takiej technologii powinien zawierać miliony takich nanodrutów, razem z towarzyszącymi im czujnikami (elementami do odczytywania/zapisywania danych). IBM opatentował technologię w 2004 r. Badania przerwano, ponieważ system pracował za wolno - dużo wolniej, niż wskazywałaby na to teoria.

Zasługą naukowców z University of Hamburg jest to, iż udowodnili, że system podobny do opracowanego przez IBM może pracować setki razy szybciej.

W układzie scalonym opartym na takiej technologii każdy nanodrut jest przeglądany (odczyt) sekwencyjnie. Oznacza to, że w przypadku 8-bitowego nanodrutu, należałoby mieć 8 miliardów nanodrutów (plus dodatkowo miliard elementów odczytujących/zapisujących dane), aby zmagazynować 1 GB danych.

Przed producentami nanodrutów stoi nie lada zadanie. Cała trudność polega na tym, że powinny one mieć wręcz idealną strukturę i należy je budować z dokładnością co do kilku atomów. Jest to dzisiaj bardzo trudne i kosztowne. Ale w przyszłości może być łatwe i dużo tańsze. I wtedy pamięci masowe wykorzystujące nanotechnologie mogą się stać rzeczywistością.