Et nyt magnetisk materiale og en optagelsesproces for at øge datakapaciteten markant

Selvom det er ude af syne for de fleste slutbrugere, datacentre arbejder bag kulisserne for at drive internettet, virksomheder, forskningsinstitutioner og mere. Disse datacentre er afhængige af digital lagring med høj kapacitet, efterspørgslen, som fortsætter med at accelerere. Forskere skabte et nyt lagringsmedium og processer for at få adgang til det, der kunne bevise, at spillet ændrer sig i denne sektor. Deres materiale, kaldet epsilon jernoxid, er også meget robust, så den kan bruges i applikationer, hvor langtidsopbevaring, såsom arkivering, er nødvendigt.

Det kan virke underligt for nogle, at i år 2020, magnetbånd diskuteres som et lagringsmedium for digitale data. Trods alt, det har ikke været almindeligt inden for hjemme -computing siden 1980'erne. De eneste relevante medier i dag er vel solid state-drev og Blu-ray-diske? Imidlertid, i datacentre overalt, på universiteter, banker, internetudbydere eller regeringskontorer, du vil opdage, at digitale bånd ikke kun er almindelige, men væsentligt.

Selvom de er langsommere at få adgang til end andre lagerenheder, såsom harddiske og solid state -hukommelse, digitale bånd har meget høje lagertætheder. Mere information kan opbevares på et bånd end andre enheder af lignende størrelse, og de kan også være mere omkostningseffektive. Så for dataintensive applikationer såsom arkiver, sikkerhedskopier og alt, der er dækket af det brede begreb big data, de er ekstremt vigtige. Og efterspørgslen efter disse applikationer stiger, det samme gør efterspørgslen efter digitale bånd med høj kapacitet.

Professor Shin-ichi Ohkoshi fra Institut for Kemi ved University of Tokyo og hans team har udviklet et magnetisk materiale, som, sammen med en særlig proces for at få adgang til den, kan tilbyde større lagertætheder end nogensinde. Materialets robuste karakter betyder, at dataene vil vare længere end med andre medier, og den nye proces fungerer ved lav effekt. Som en ekstra bonus, dette system ville også være meget billigt at køre.

"Vores nye magnetiske materiale hedder epsilon jernoxid, det er særligt velegnet til langtids digital lagring, "sagde Ohkoshi." Når der skrives data til det, de magnetiske tilstande, der repræsenterer bits, bliver modstandsdygtige over for eksterne herreløse magnetiske felter, som ellers kunne interferere med dataene. Vi siger, at den har en stærk magnetisk anisotropi. Selvfølgelig, denne funktion betyder også, at det er sværere at skrive dataene i første omgang; imidlertid, Vi har også en ny tilgang til den del af processen. "

Optagelsesprocessen er afhængig af højfrekvente millimeterbølger i området 30-300 gigahertz, eller milliarder af cyklusser i sekundet. Disse højfrekvente bølger er rettet mod strimler af epsilon jernoxid, som er en fremragende absorber af sådanne bølger. Når der anvendes et eksternt magnetfelt, epsilon jernoxid tillader sin magnetiske retning, som repræsenterer enten et binært 1 eller 0, at vende i nærvær af højfrekvente bølger. Når båndet har passeret forbi optagehovedet, hvor dette finder sted, dataene låses derefter ind i båndet, indtil det overskrives.

"Det er sådan, vi overvinder det, der inden for datavidenskab kaldes 'det magnetiske optagelsestrilemma,' " sagde projektassistent Marie Yoshikiyo, fra Ohkoshis laboratorium. "Trilemmaet beskriver, hvordan at øge lagertætheden, du har brug for mindre magnetiske partikler, men de mindre partikler kommer med større ustabilitet, og dataene kan let gå tabt. Så vi var nødt til at bruge mere stabile magnetiske materialer og producere en helt ny måde at skrive til dem på. Det, der overraskede mig, var, at denne proces også kunne være strømeffektiv."

Epsilon jernoxid kan også finde anvendelser ud over magnetisk optagebånd. De frekvenser, den absorberer godt til optagelsesformål, er også de frekvenser, der er beregnet til brug i næste generations cellulære kommunikationsteknologier ud over 5G. Så i en ikke alt for fjern fremtid, når du får adgang til et websted på din 6G -smartphone, både det og datacenteret bag webstedet kan meget vel bruge epsilon jernoxid.

"Vi vidste tidligt, at millimeterbølger teoretisk set burde være i stand til at vende magnetiske poler i epsilon jernoxid. Men da det er et nyligt observeret fænomen, vi skulle prøve forskellige metoder, før vi fandt en, der virkede, "sagde Ohkoshi." Selvom forsøgene var meget vanskelige og udfordrende, synet af de første vellykkede signaler var utroligt bevægende. Jeg forventer, at vi vil se magnetbånd baseret på vores nye teknologi med 10 gange den nuværende kapacitet inden for fem til 10 år."