Успех в технологии хранения данных на молекулярном уровне

1 июня 2018 г., 19:35

Ученые продемонстрировали, что хранение данных с помощью класса молекул, известных как одномолекулярные магниты, является более выполнимым, чем считалось ранее.

От смартфонов до суперкомпьютеров растущая потребность в меньших и более энергоэффективных устройствах сделала хранение данных с высокой плотностью одним из важнейших технологических запросов.

Теперь ученые из Манчестерского университета доказали, что хранение данных с помощью класса молекул, известных как одномолекулярные магниты, более выполнимо, чем считалось ранее.

Исследование, проведенное д-ром Дэвидом Миллсом (David Mills) и д-ром Николасом Чилтоном (Nicholas Chilton) из Школы химии, публикуется в Nature. Оно показывает, что магнитный гистерезис, эффект памяти, который является предпосылкой любого хранения данных, возможен в отдельных молекулах при -213 ° C. Это очень близко к температуре жидкого азота (-196 ° С).

Результат означает, что хранение данных с помощью отдельных молекул может стать реальностью, поскольку серверы данных могут охлаждаться с использованием относительно дешевого жидкого азота при -196 ° C вместо гораздо более дорогого жидкого гелия (-269 ° C). Исследование обеспечивает доказательство того, что такие технологии могут быть достигнуты в ближайшем будущем.

Потенциал для молекулярного хранения данных огромен. Чтобы внедрить его в потребительский контекст, молекулярные технологии могут хранить более 200 Тб данных на квадратный дюйм - это 25 ТБ информации, хранящейся на чем-то размером примерно с монету 50 пенсов.

Одномолекулярные магниты обнаруживают эффект магнитной памяти, который является требованием любого устройства хранения данных, и молекулы, содержащие атомы лантанида, проявили его при самых высоких температурах на сегодняшний день. Лантаноиды - редкоземельные металлы, используемые во всех формах повседневных электронных устройств, таких как смартфоны, планшеты и ноутбуки. Команда достигла своих результатов, используя диспрозий, химический элемент из категории лантанидов.

Д-р Чилтон отметил, что это очень интересно, поскольку магнитный гистерезис в одиночных молекулах подразумевает возможность хранения двоичных данных. Использование одиночных молекул для хранения данных теоретически может обеспечить плотность данных в 100 раз выше, чем современные технологии. Здесь мы приближаемся к температуре жидкого азота, что означает, что хранение данных в отдельных молекулах становится гораздо более жизнеспособным с экономической точки зрения.

Практическое применение хранилища данных на молекулярном уровне может привести к значительно меньшим жестким дискам, которые требуют меньше энергии, то есть центры обработки данных по всему миру могут стать намного более энергоэффективными.

В некоторых сообщениях говорится, что энергия, потребляемая в таких центрах, может составлять до 2% от общего объема выбросов парниковых газов в мире. Это означает, что любое улучшение хранения данных и энергоэффективности может также иметь огромные преимущества для окружающей среды, а также значительно увеличить объем информации, которая может быть сохранена.

Д-р Миллс добавляет: «Это достижение затмевает предыдущую запись, которая выполнялась при -259 ° C и потребовала почти 20 лет исследований. В настоящее время мы сосредоточены на подготовке новых молекул, вдохновленные результатом наших исследований. Наша цель - добиться еще более высоких рабочих температур в будущем, в идеале - работы выше температуры жидкого азота».

Успех в технологии хранения данных на молекулярном уровне