Loại đĩa cứng này sử dụng các nguyên tử clo để hiển thị mỗi bit thông tin, phương pháp lưu trữ dữ liệu hiệu quả chưa từng có. Dung lượng lưu trữ của đĩa là 1 kilobyte dữ liệu hay 8.000 bit với mật độ lưu trữ đạt 500 Terabit trên mỗi inch vuông, hiệu quả gấp 500 lần so với đĩa cứng hiện đại nhất trên thị trường hiện nay. Sander Otte, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng về lý thuyết, mật độ lưu trữ này sẽ cho phép ghi lại tất cả các cuốn sách mà con người đã từng viết.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi quét đường hầm để điều khiển các nguyên tử nhằm thể hiện mã nhị phân, ngôn ngữ được sử dụng để mã hóa dữ liệu trong máy tính.

"Mỗi bit bao gồm 2 vị trí trên bề mặt của các nguyên tử đồng và nguyên tử clo mà chúng tôi có thể di chuyển qua lại giữa chúng", Otte giải thích. "Nếu các nguyên tử clo ở vị trí trên đầu, sẽ có một lỗ trống bên dưới nó, chúng tôi gọi là 1. Nếu lỗ trống ở trên đầu, các nguyên tử clo sẽ ở phía dưới và bit là 0".

Nhờ có kính hiển vi quét đường hầm, các nhà khoa học đã kéo các lỗ trống xung quanh bề mặt đồng để mã hóa tất cả các loại thông tin. Các nhà nghiên cứu đã ví đĩa cứng như trò chơi đẩy số trong đó, mỗi mảnh là một nguyên tử hoặc một lỗ trống.

Vì mỗi nguyên tử clo được bao quanh bởi các nguyên tử clo khác, nên chúng vẫn ổn định và không di chuyển. Những nỗ lực trước đây để mã hóa dữ liệu ở quy mô nguyên tử phụ thuộc vào các nguyên tử bất ổn định, không có sự liên kết.

Dữ liệu trên đĩa cứng được tổ chức thành các khối gồm 8 byte hoặc 64 bit. Mỗi khối gồm các lỗ trống hoạt động như mã vạch để tiết lộ vị trí của khối trên lớp đồng. Phương pháp mới có triển vọng cải thiện mức độ ổn định và mở rộng quy mô, nhưng cần cải tiến hơn nữa công nghệ để có thể áp dụng trong các trung tâm dữ liệu.

"Ở dạng hiện nay, bộ nhớ chỉ có thể hoạt động trong các điều kiện chân không sạch và ở nhiệt độ nitơ lỏng (770 Kelvin), vì vậy, việc lưu trữ dữ liệu thực tế trên quy mô nguyên tử vẫn còn xa mới được hiện thực hóa”, Otte nói. "Nhưng nhờ cải tiến mới, chắc chắn chúng tôi đã tiến gần mục tiêu hơn".