Kleinste letters ooit geschreven

Onderzoekers van de Stanford-universiteit zijn erin geslaagd letters uit elementen van slechts 0,3 nanometer groot op te bouwen. De gebruikte techniek kan eveneens als data-opslagmethode worden ingezet.

Met behulp van een scanning tunneling-microscoop, of stm, herschikten de wetenschappers van de universiteit de locaties van koolstofmonoxide-moleculen. Met die moleculen wisten zij specifieke golfpatronen op te wekken, die door het golfkarakter van de aanwezige elektronen in het kopersubstraat werden gevormd. De elektronengolven interfereerden met de koolstofmonoxide-moleculen, waardoor dankzij zorgvuldige plaatsing van die moleculen specifieke golfpatronen konden worden gevormd. Deze golfpatronen werden effectief gecodeerde informatie, oftewel bits.

Met behulp van de stm ontwikkelden de Stanford-onderzoekers een nieuwe techniek die zij elektronische quantum-holografie noemen. Daarbij worden de elektronen die in het kopersubstraat aanwezig zijn, gebruikt om de gecodeerde golfpatronen 'zichtbaar' te maken voor de microscoop. De elektronen doen hierbij het werk van fotonen in een gewoon laser-hologram, met als extra voordeel dat elektronen van verschillende golflengtes gebruikt kunnen worden. Dit leidt tot een grotere informatiedichtheid: de wetenschappers slaagden erin de letters SU met 35 bits per elektron te encoderen. In de toekomst zou deze quantum-holografie gebruikt kunnen worden om gegevens met een dichtheid van meer dan één bit per atoom op te slaan, een capaciteit die voorheen als grens werd gezien.

Reacties (84)

Om het inzichtelijk te maken moet het bijvoorbeeld omgerekend worden in hoeveel terabyteschijven dit zijn.

1 terabyte = 8 (bit) x 1024 (=KB) x 1024 (=MB) x 1024 (=GB) x 1024 (TB)

= 8.796.093.022.208 tekens

1 terabyte = 8.796.093.022.208 tekens

Sorry, maar dat klopt echt niet.

1 terabyte = 1000x1000x1000x1000 byte = 8.000.000.000.000 tekens (ff 2 nibbles aanhoudend voor een teken ).
Als je met factoren van 1024 gaat werken, heb je 't niet over kilobyte / megabyte / gigabyte / terabyte, maar over kibibyte / mebibyte / gibibyte / tebibyte.

Uiteindeiijk zullen de factoren van 1024 zo ver uiteenlopen vergeleken met factoren van 1000, dat men EIN-DE-LIJK tot te conclusie zal komen dat 't van 't begin af aan al totale kolder was om bij bytes stiekum 10^3 af te ronden naar 2^10. Een zet die vanaf 't begin af aan al achterlijk is geweest.
En oops, bij een diskette van 1,44Mbyte was er opeens plots met zowel factoren van 10 als van 2 IN DEZELFDE SOM gewerkt om op 1,44Mbyte uit te komen - de chaos compleet, en dat al vanaf 't begin.

Die rechter die schijffabrikanten veroordeelde omdat ze zich gewoon aan 't SI-stelsel hielden bij 't laten zien van de capaciteit, is een total ignorant op wetenschapsgebied en moet zich schamen.

[Reactie gewijzigd door kimborntobewild op 3 februari 2009 02:51]

@kim:

Zo achterlijk is dat niet, een computer werkt nu eenmaal binair en een mens decimaal. Tegenwoordig komen we om in de CPU power en kan de PC dus rustig alles voor je mooi omrekenen en opmaken, maar vroegah was dit echt niet het geval.

Toendertijd kwam het neer op optimaliseren om de performance acceptabel te maken, als dat wil zeggen rekenen met machten van 2 dan is dat maar zo en heeft de gebruiker dat te accepteren.

Het omrekenen van de machten bij opslag is maar 1 voorbeeldje hiervan, er zijn nog veel meer voorbeelden die veel minder bekend zijn. Zoals sinus en cosinus tabellen met grove afrondingsfouten erin, of lijn interpolatietechnieken met een enorme afwijking. En een ander bekender voorbeeld: BCD.

Als je moet kiezen tussen een suboptimale oplossing die werkt en een optimale oplossing die niet werkt omdat de performance er niet goed genoeg voor is dan zul je toch echt voor de suboptimale oplossing moeten kiezen. De hele computerindustrie staat er bol van, de hele 3D games industrie is een goed voorbeeld. Je kan gerust fotorealistische beelden renderen op een PC, nadeel is alleen dat je 1 frame per dag doet met geluk. Dus worden er een hoop shortcuts genomen om toch een goede performance te krijgen.

Het is nogal makkelijk om achteraf te roepen dat het achterlijk is.

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 178962 op 3 februari 2009 03:55]

Sorry, maar het klopt wel. Afhankelijk van welk stelsel je gebruikt.
http://en.wikipedia.org/wiki/Megabyte
Jij kan die factoren van 1024 raar vinden enzo, maar zo werd de megabyte al van oudsher gebruikt, en het waren vooral de fabrikanten van opslag die het systeem gingen misbruiken en het byte stelsel herdefiniëren in factoren van 1000, omdat ze zo kleinere disks aan konden bieden dan ze de consument deden geloven.
Zo raar is het niet hoor, om machten van 2 te gebruiken. Zo werkt een computer nu eenmaal. Het heeft ook weinig zin om bytes om te gaan rekenen naar het decimale stelsel, want een byte is zelf al 8 bits, en een computer werkt in bits. Het getal 8 valt prima in het binaire stelsel (2^3), maar rekent moeilijker in het decimale. De enigen die het in 1000-tallen wilden zijn de standaarden-puristen die vonden dat het zo mooi aansluit op de andere eenheden, terwijl er niks mis was met het binaire stelsel, afgezien van misbruik van hdd fabrikanten, als iedereen het gewoon consistent had gebruikt.

Dat is te computercentrisch, het centrum is de gebruiker die nog steeds decimaal werkt. Daarbij komt dat SI de norm is en terrecht, hoeveel is 8AE5 voet nu eenmaal in mijlen (driewaardig?), of meter (decimaal?).

Ik ben genoeg lbs/(ft^2.s) tegengekomen om niet-SI standaarden vervelend te vinden.

[Reactie gewijzigd door Toontje_78 op 3 februari 2009 10:23]

"het centrum is de gebruiker die nog steeds decimaal werkt."

En ik wacht nog steeds op Gebruiker v1.0 ...

Nog in Alpha.

jup. de termen kilo-, mega-, enzovoorts zijn stelsel onafhankelijk. in andere woorden: de representatie van het getal doet er niet toe. het feit dat het voor computers handig met 1024 overweg kunnen, ook niet. De standaarden die gebruikt worden zijn bepaald door het SI en zij schrijven voor dat kilo- voor 10^3 (in het decimaal stelsel) staan. en niet 1024 (decimaal stelsel). Aan het feit dat programmeurs en producenten incorrect 1024 als factor hebben gebruikt, kan geen rechten worden ontleend.

Als mijn berekening hierboven nu eindelijk een beetje klopt, dan zouden dat dus 1*10^15 terabyte zijn.

Misschien een stomme vraag. (Doe al tijdje niks meer aan natuurkunde. )
Maar sinds wanneer hebben elektronen een golflengte

[Reactie gewijzigd door NBK op 2 februari 2009 20:31]

Er zijn al meer reacties geweest met "alles heeft een golflengte", maar om dit te verduidelijken: experimenten tonen aan dat dit ook echt zo is. Een van de bekendste is het double slit expirement.

Als je in een wand twee dunne spleten maakt, en er licht vanaf een lichtbron door laat schijnen, dan krijg je aan de andere kant van de wand interferentie patronen.
Licht is op te vatten als golven, en als het licht uit de beide sleuven samenvalt zal er door verschil in looptijd interferentie optreden. Als de golftoppen uit beide sleuven samenvallen worden ze versterkt, en het licht lijkt helderder. Zijn ze 180 graden gedraaid, dan zijn ze precies in tegenfase, en zullen ze elkaar uitdoven.

Voor licht (straling) is dit goed voor te stellen, maar het bijzondere is dat als je het experiment herhaald met electronen (deeltjes) je precies hetzelfde effect krijgt. Dit wordt wel de golf-deeltje dualiteit genoemd.

Licht kan je beter voorstellen door water, deze golflengte kan iedereen voorstellen. Een watergolf dat op een muur botst en door de twee spleten zich weer verder zet in twee golven die interfereren. (door elkaar lopen en een patroon vormen)

Maar het rare is dat bij dat experiment waar men afgeschoten elektronen elektronen gebruik ipv een watergolf, de elektronen zich zowel als golf of als deeltje kunnen gedragen. Je zou denken dat (zoals kzin al zei) deeljes nooit kunnen interfereren zoals een golf . De wetten van Newton schieten hier te kort. Men spreekt hier dan van kwantum mechanica. Niemand weet hoe het werkt, maar de effecten worden al decenia lang gebruikt in voorspellen van chemische reacties, werking MRI scan, gebruik halfgeleiders enz..

toch is de vergelijking met water gevaarlijk. Met water is het duidelijk een medium dat golft. Met jouw voorbeeld kan je heel gemakkelijk weer in een ether gaan geloven of zo. In het geval van deeltjes ligt het toch wat lastiger, omdat ze zelf golven. Ook 1 voor 1. Er is geen medium nodig. Dat is juist het lastige om te begrijpen en juist het bijzondere. Vandaar dat ik het dus een hele slechte vergelijking vind.

"Met jouw voorbeeld kan je heel gemakkelijk weer in een ether gaan geloven of zo."

Volgens mij hebben alle golven een soort van medium nodig.
De waargenomen golven hebben immers een 'plek' nodig om in te golven.
Het idee van een 'ether' is dan ook erg hot de laatste tijd !!.
Alleen is de ether mischien niet een substantie maar een dimensie.

Over deeltje/golf dualiteit, je kan een golf zo opbouwen dat het zich lijkt te gedragen als een deeltje.
Zo kun je bijvoorbeeld met geluid golfen maken die zichzelf in stand houden wanneer ze zich verplaatsen.
Alle (meeste) energie blijft daarbij lokaal.
Het is dan alsof er een deeltje van geluidsenergie zich door een ruimte voortbeweegt.
Geluid kan ook reflecteren, wat wijst op deeltjes-gedrag, ondanks dat geluid puur een golf is.

Het zou dus goed kunnen dat er helemaal geen deeltjes zijn maar slechts golven.
Dit is ook wat die gasten bij IBM vinden en wat de grondslag was voor hun Scanning Tunneling Microscope.

[Reactie gewijzigd door koelpasta op 3 februari 2009 12:44]

Om deze goede uitleg nog wat duidelijker te maken heb ik hier een demofilmpje van YouTube waar het allemaal nog een keer simpel wordt uitgelegd

Zoals koelpasta al zegt: alles heeft een golflengte... Waar dit op neer komt is dat elk elementair deeltje (dat is waar het meest op van toepassing is) gezien kan worden als deeltje en als golf. Dit is ook wel bekend als de dualiteit van deeltjes.

-Alles- heeft een golflengte...

[Reactie gewijzigd door koelpasta op 2 februari 2009 20:41]

Indeed, die kunnen ook als golf beschreven worden als ik mij niet vergis. Verder is het leuk om de vergelijking met een licht-golf te maken. Je kan je nog wel een beetje voorstellen dat een lichtgolf erg erg klein is, licht wat we kunnen zien heeft een golflengte van pak 'm beet tussen de 400 en 800 nm. Er passen dus iets van 400-800 tekens in 1 zo'n golflengte.

Vergis ik mij of is een koolstofmonoxide een molecuul en geen atoom?...
Ik moet wel zeggen dat het een grote stap vooruit is.
Helemaal doordat ze hiermee blijkbaar weer een aangenomen natuurwet van 1 bit per molecuul hebben doorbroken. Of is dat dan weer wel 1 bit per atoom?....

Ze hebben nog niets doorbroken. In de toekomst zou het kunnen dat ze die grens doorbreken. We hebben het hier echter wel over laboratoriumomstandigheden heh? Je hoeft dus nog niet te verwachten dat over 3 maanden een nanoSD geheugenkaartje in de pricewatch staat van 512 Miljard Terrabyte ofzo.

Niet dat ik het geen mooie ontwikkeling vind, maar je moet ook weer niet al te overspannen verwachtingen hebben. Vergeet niet dat de technische problemen om iets op dergelijke schaal praktisch toepasbaar te maken ook exponentieel toenemen.

Ach, je hebt slechts een STM nodig

Ik vind dit soort berichten altijd wel grappig, maar dan met name om de reacties.

CO (koolmonoxide) = molecuul met een koolstofatoom en een zuurstofatoom

Een nieuwsbericht voor insiders

Bij mij gaat na de derde zin het licht uit:

Met die atomen wisten zij specifieke golfpatronen op te wekken, die door het golfkarakter van de aanwezige elektronen in het kopersubstraat werden gevormd.

Kopersubstraat? Laser-hologram?

kopersubstraat = plaatje koper waarop het allemaal plaatsvind, best vergelijkbaar met een microscoopglaasje.
Laser-hologram is de methode van 100 TB optische schijven, HVD

IBM maakte ooit haar logo in xenon atomen.

Hoeveel kleiner is dit nu?

40x

Is iemand in staat om uit te rekenen wat de datadichtheid dan word van 1 cm2.
Dit geeft namelijk een goed beeld welke enorme datadichtheid er is te bereiken.

Hangt er natuurlijk vanaf welk materiaal je hier voor neemt, maar ik ben wel eens benieuwd wat hier ongeveer uitkomt.

Een nanometer = 1*10^-9 meter. Oftewel 1*10^-7 centimeter. 0,3 nanometer is dan 0,3*10^-7 centimeter, dus op een lengte van 1 cm passen ongeveer 3.000.000.000 tekens en dus 9*10^18 tekens per vierkante centimeter.

En dat is dan 9.000.000.000.000.000.000 tekens per vierkante centimeter.

Heb ik ergens een foutje gemaakt?

edit: Zoals mad_max al aangeeft (ik las het net nog even wat beter) is het volgens mij ook in 3D inderdaad. Dus dan zouden dat theoretisch 2.7*10^28 tekens zijn en dat wordt wat veel om hier neer te pennen.

edit2: berekening aangepast, ach Nasa maakt ook weleens fouten he. Verder zijn de letters opgebouwd uit onderdelen van 0,3 nanometer en dan zouden de aantallen nog wat kleiner worden. Dus mijn 3D aantal nog even delen door iets van 3-4 en dan heb je het juiste getal.

[Reactie gewijzigd door vgroenewold op 2 februari 2009 20:38]

Yep, je hebt een foutje gemaakt.
een nanometer is inderdaad 10^-9meter, maar omgerekend naar cm is een factor 100 groter (omdat een cm 1/100e van een meter is), oftewel 10^-7cm.

Oh darn, indeed. Ik had ook gewoon "veel" kunnen zeggen.

ahum, 1 nm = 1*10^-9 m = 1*10^-7 cm (google)

dus je zit er wat nullen naast...

Volgens mij niet. Als ik goed kijk dan is dat wel wat:

ZB EB PB TB GB MB KB Bit
9 .000.000.000.000.000.000.000

Dat is heel wat geheugen. Jammer dat het nog jaren gaat duren voordat het voor de consument vrij komt, in een normale prijs

B is byte, b is bit, dus je notitie klopt een factor 8 niet.

Volgens mij heb je te maken met een afrondingsfoutje:

1 / 3 = 0,3333333 etc

Dan wordt het volgens mij
1 / 0,3 * 10^-7= 3.333.333.333

Dat is een verschil van meer dan 11% per ribbe

Volgens mijn is het 3d, en hebben we bij quantum holografie te maken 1 cm3 dichtheid.

Word denk ik lastig om te bepalen, want hoe dik wil je de lagen maken?

Als 007 dit geweten had dan had hij de gesmokkelde code gewoon op de rand van z'n hoed kunnen hebben in plaats van een microfilm -au- in de holle kies. Moet inderdaad gaan om moleculen, niet om atomen. Atomen opnieuw rangschikken valt meer onder kernsplitsing of -fusie.

[Reactie gewijzigd door jostytosty op 2 februari 2009 20:43]

Er staat dat ze de locatie van de atomen herrangschikken. Dat moet idd moleculen zijn, maar als je gewoon de locatie van de atomen herranschikt is dat nog geen kernfusie/fissie. Dat is pas als je de samenstelling van de atomen zelf gaat wijzigen.

goed punt. wat jij zegt is waar.

Ik denk dat contract advocaten/verzekerings maatschappijen blij zullen zijn met deze uitvinding.

lol dat is wel offtopic maar wel een goede grap als men zit in het contract zou gebruiken kun je er inderdaad behoorlijk je voordeel mee doen zeg maar.
Maar goed ik vind dit wel een zeer knape prestatie en ik waardeer de technologie die erachter schuil gaat deze heeft veel potentieel voor toekomstige apparatuur.

Het is wel een behoorlijke prestatie zeg dat ze dat al kunnen. op 0,3nm kunnen schrijven betekent op den duur dat men ook met lasers schakelingen kan maken op deze minescuule grote. meer transistoren snellere processors,grotere harddisks
Ik vind het erg knap dat ze hierin geslaagd zijn. een briljante technologie die hier achter schuil gaat met zeer veel potentieel.
alleen moet je als persoon niet proberen met het bloote oog dit te lezen.

En wanneer gaan ze met individuele snaren schrijven?