Stort spring mod datalagring på molekylært niveau

Fra smartphones til supercomputere, det stigende behov for mindre og mere energieffektive enheder har gjort datalagring med højere densitet til en af ​​de vigtigste teknologiske quests.

Nu har forskere ved University of Manchester bevist, at lagring af data med en klasse af molekyler kendt som enkeltmolekylmagneter er mere gennemførlig end tidligere antaget.

Forskningen, ledet af Dr. David Mills og Dr. Nicholas Chilton, fra Kemiskolen, udgives i Natur . Det viser, at magnetisk hysterese, en hukommelseseffekt, der er en forudsætning for enhver datalagring, er mulig i individuelle molekyler ved -213 ° C. Dette er ekstremt tæt på temperaturen af ​​flydende nitrogen (-196 ° C).

Resultatet betyder, at datalagring med enkeltmolekyler kan blive en realitet, fordi dataserverne kan køles ved hjælp af relativt billigt flydende nitrogen ved -196 ° C i stedet for langt dyrere flydende helium (-269 ° C). Forskningen giver et bevis på, at sådanne teknologier kan opnås i den nærmeste fremtid.

Potentialet for molekylær datalagring er enormt. For at sætte det ind i en forbrugersammenhæng, molekylære teknologier kunne lagre mere end 200 terabit data pr. kvadrat tomme - det er 25, 000 GB information gemt i noget på størrelse med en 50p -mønt, sammenlignet med Apples nyeste iPhone 7 med en maksimal lagring på 256 GB.

Enkeltmolekylmagneter viser en magnetisk hukommelseseffekt, der er et krav for enhver datalagring, og molekyler indeholdende lanthanidatomer har udvist dette fænomen ved de højeste temperaturer til dato. Lanthanider er sjældne jordartsmetaller, der bruges i alle former for elektroniske hverdagslige enheder såsom smartphones, tablets og bærbare computere. Teamet opnåede deres resultater ved hjælp af lanthanidelementet dysprosium.

Dr Chilton siger:'Dette er meget spændende, da magnetisk hysterese i enkeltmolekyler indebærer evnen til binær datalagring. Brug af enkeltmolekyler til datalagring kunne teoretisk give 100 gange højere datatæthed end nuværende teknologier. Her nærmer vi os temperaturen af ​​flydende nitrogen, hvilket ville betyde, at datalagring i enkeltmolekyler bliver meget mere levedygtigt ud fra et økonomisk synspunkt. '

De praktiske anvendelser af datalagring på molekylært niveau kan føre til meget mindre harddiske, der kræver mindre energi, hvilket betyder, at datacentre over hele kloden kan blive meget mere energieffektive.

For eksempel, Google har i øjeblikket 15 datacentre rundt om i verden. De behandler i gennemsnit 40 millioner søgninger i sekundet, resulterer i 3,5 milliarder søgninger om dagen og 1,2 billioner søgninger om året. For at håndtere alle disse data, i juli sidste år, det blev rapporteret, at Google havde cirka 2,5 millioner servere i hvert datacenter, og det tal ville sandsynligvis stige.

Nogle rapporter siger, at energiforbruget på sådanne centre kan tegne sig for hele 2 procent af verdens samlede drivhusgasemissioner. Det betyder, at enhver forbedring af datalagring og energieffektivitet også kan have enorme fordele for miljøet samt øge mængden af ​​information, der kan lagres.

Dr Mills tilføjer:'Dette fremskridt overskygger den tidligere rekord, der lå på -259 ° C, og tog næsten 20 års forskningsindsats at nå. Vi fokuserer nu på forberedelsen af ​​nye molekyler inspireret af designet i dette papir. Vores mål er at opnå endnu højere driftstemperaturer i fremtiden, fungerer ideelt over flydende nitrogentemperaturer. '