มวลมนุษยชาติสร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลในแต่ละนาทีที่ผ่านไป หากพวกเรายังไม่หยุดการสร้างข้อมูลจำนวนมากบนระบบคอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์ก็ต้องค้นหาวิธีการใหม่ๆ ที่เก็บข้อมูลได้มากกว่าเดิมให้ได้ และในตอนนี้เราก็เข้าใกล้เป้าหมายไปอีกหนึ่งก้าว ในเรื่องของการสร้างสุดยอดหน่วยจัดเก็บข้อมูล และมันเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ 1 บิต ลงในอะตอมเพียงอะตอมเดียวได้เลย

โครงสร้างของอะตอม

ภาพประกอบจาก livescience.com

***อะตอม คือหน่วยพื้นฐานของสสาร ประกอบด้วยส่วนของนิวเคลียสที่หนาแน่นมากอยู่ตรงศูนย์กลาง ล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวก กับนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า

อะตอมเป็นหน่วยเล็กที่สุดของสสาร ที่เราสามารถเก็บข้อมูลดิจิทัลบนระบบคอมพิวเตอร์ลงไปได้ (ข้อมูล 1 หรือ 0) และถ้านักวิทยาศาสตร์ทำสำเร็จใจการเก็บข้อมูลลงบนอะตอมเพียงอะตอมเดียว จะทำให้ฮาร์ดดิสก์มีขนาดเล็กลงถึง 1,000 เท่าหรือมากกว่านั้นได้เลย

ก่อนหน้านี้มีทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จในการจัดเก็บข้อมูลบนอะตอม โดยเป็นการสร้างหน่วยเก็บข้อมูลในสเกลขนาดเล็ก และอยู่ในสภาวะที่มีการควบคุมเป็นอย่างดีในสภาพแวดล้อมของห้องแลป มันเป็นการจัดเก็บข้อมูลในสภาพอุณหภูมิที่เย็นจัด 40 เคลวิน หรือ -233 องศาเซลเซียส ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานตามบ้านหรือการใช้งานในอุปกรณ์ที่มีขนาดไม่ใหญ่โต

แต่ล่าสุดทีมนักวิทยาศาสตร์จาก Radboud University ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้ค้นพบอะไรที่น่าตื่นเต้นกว่านั้น มันเป็นกลไกการจัดเก็บข้อมูลลงบนอะตอมรูปแบบใหม่ ที่ (คาดว่า) สามารถทำงานได้ดีในอุณหภูมิห้อง ไม่ต้องการสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บข้อมูลที่หนาวเย็นแต่อย่างใด ทำให้วิธีการจัดเก็บรูปแบบใหม่นี้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กว้างขวางกว่า

อะตอมของธาตุโคบอลต์ที่ได้รับการปรับแต่งด้วยสนามแม่เหล็ก เพื่อให้มันสามารถเก็บข้อมูลได้

ภาพประกอบจาก Radboud University

องค์ประกอบสำคัญของการจัดเก็บข้อมูลในอะตอมคือเรื่องของการเลือกใช้วัสดุ : โดยธาตุที่ถูกเลือกใช้ในการจัดเก็บข้อมูลคือ โคบอลต์ โดยหน่วยเก็บข้อมูลแบบใหม่นี้ มีการจัดวางอะตอมเดี่ยวๆ ของธาตุโคบอลต์ลงบนเลเยอร์ของสารกึ่งตัวนำ ฟอสฟอรัสดำ (Black phosphorus) และรูปแบบการเขียนข้อมูลงในอะตอมด้วยสนามแม่เหล็กนั้นมีความแตกต่างจากเขียนข้อมูลลงบนอะตอมของงานวิจัยชิ้นอื่น ที่ใช้วิธีควบคุมวิถีโคจรของอิเล็กตรอนรอบอะตอม

ระดับชั้นวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอมธาตุโคบอลต์

ภาพประกอบจาก phys.org

โดยคุณ Brian Kiraly หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์อธิบายว่า “เราค้นพบวิธีการที่ทำให้อิเล็กตรอนในแต่ละระดับวงโคจรนั้นมีค่าพลังงานที่แตกต่างกัน ซึ่งระดับความแตกต่างของพลังงานนั้นมีมากพอที่จะทำให้อะตอมเดี่ยวๆ ของธาตุโคบอลต์นั้นสามารถเก็บข้อมูลได้อย่างมีเสถียรภาพในอุณหภูมิห้อง”

แต่อย่างไรก็ตาม เทคนิคการเก็บข้อมูลแบบใหม่นี้ยังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบว่ามันสามารถทำงานได้ดีจริงหรือไม่ และถ้ามันใช้งานได้จริง สักวันหนึ่งมันอาจจะมาอยู่ในเครื่องคอมฯ หรือในสมาร์ทโฟนของเรา และก็ดูเหมือนว่าจะมีความเป็นไปได้สูงทีเดียวที่มันจะสามารถใช้งานได้จริง ด้วยวัตถุดิบและวิธีการแบบใหม่ อาจทำให้อะตอมเดี่ยวๆ สามารถรักษาสภาพความเป็นแม่เหล็กเพื่อเก็บข้อมูลได้เป็นอย่างดีในอุณหภูมิห้อง 

โดยในระบบจัดเก็บข้อมูลลงบนอะตอมเดี่ยวของผลงานวิจัยชิ้นก่อนนั้น ต้องมีการเก็บรักษาในสภาพเย็นจัด เพื่อให้อะตอมสามารถรักษาเสถียรภาพในการเก็บช้อมูล และในเทคนิคแบบใหม่นั้นก็ต้องมีการทำงานในสภาพอุณหภูมิที่เย็นจัดเช่นกัน แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า มันจะยังคงรักษาเสถียรภาพในการเก็บข้อมูลไว้ได้ เมื่อมีการเพิ่มอุณหภูมิให้เท่าอุณหภูมิห้องตามปกติ

และคงต้องใช้เวลาอีกนานกว่าที่หน่วยเก็บข้อมูลแบบใหม่นี้จะมาอยู่ในเครื่องคอมฯ โน๊ตบุ๊ค หรือแม้แต่ในสมาร์ทโฟนของเรา แต่มันก็เป็นการส่งสัญญาณว่าเราเข้าใกล้ความจริงในเรื่องของ การเก็บข้อมูลลงในอะตอมแล้ว และเมื่อถึงเวลานั้น เราอาจสามารถเซฟภาพและวีดีโอได้มากเท่าที่ต้องการลงในอุปกรณ์ของเรา

โดยคุณ Alexander Khajetoorians หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า “คุณค่าของผลงานชิ้นนี้คือ เราจะสามารถสร้างฮาร์ดดิสก์จากอะตอมที่มีขนาดเล็กจำนวนมหาศาล และเราจะเก็บข้อมูลได้มากกว่าเดิมเป็นพันเท่า” โดยผลงานวิจัยชิ้นนี้เผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ Nature Communications

ที่มา : www.sciencealert.com , th.wikipedia.org