@ 2017.08.26 , 11:00

分子级数据存储的重大突破

分子级数据存储的重大突破
credit: 123RF

从智能手机到超级计算机,人们一直追求着更小的体型以及更加节能的设备,这使得高密度数据存储成为了最重要的技术任务之一。而现在,曼切斯特大学的科学家们已经证明:用一种被称为单分子磁体的分子存储数据是可行的。

这项由化学学院的David Mills博士和Nicholas Chilton博士领导的研究,最近被发表在《自然》杂志上。研究结果表明,磁滞现象(任何数据存储的先决条件)在-213℃(接近液氮温度-196°C)的条件下,能发生在单个分子中。

这一结果意味着单分子的数据存储可以成为现实了,因为数据服务器可以用相对便宜的液氮(-196°C)冷却,而不是使用更昂贵的液氦(-269°C)。也就是说,该研究的结果为单分子数据存储的实现提供了依据。

分子数据存储的潜力十分巨大。把它放到产品上的话,分子数据存储技术可以在每平方英寸上存储超过200兆位的数据——也就是将250000GB的信息存储在大约50便士硬币大小的载体上。与之相比,苹果最新的iPhone 7的最大容量256GB就有点小了。

单分子磁体表现出了磁记忆效应(这是任何数据存储的先觉条件),而目前,只有含有镧系元素的分子在迄今为止最高的温度下表现出了这种现象。因此,镧系元素被用于各种形式的日常电子设备,如智能手机、平板电脑和笔记本电脑等。该研究团队也是用镧系元素镝实验才取得了他们的研究成果。

Chilton博士对此说道:“这是非常令人兴奋的,因为单分子所表现的磁滞现象意味着其拥有进行二进制数据存储的能力。使用单分子进行数据存储,从理论上可以提供比现有技术高100倍的数据密度。而如今,我们正在接近液氮的温度,这意味着从经济的角度来看,单分子的数据存储正在变得更加可行。”

除此以外,分子级数据存储的实际应用可能使得硬盘的体型更小。这样一来,硬盘就会消耗更少的能量,这意味着全球的数据中心可能变得更加节能。

例如,谷歌目前在世界各地拥有15个数据中心。它们平均每秒搜索4000万次,也就是每天搜索35亿次,每年搜索1兆2000亿次。为了处理这些数据,谷歌需要大量的服务器。去年七月,据报道,谷歌在每个数据中心大约有250万台服务器,而这个数字可能一直还在上升。一些报告表示,这些中心所消耗的能源可能占了全球温室气体排放总量的2%。这意味着在数据存储和能源效率方面的任何改进都可能对环境带来巨大的好处,同时也大大增加了可存储的信息量。

Dr Mills补充说道:“这一进展是我们花费了近20年的时间研究才努力达到的,它也确实使得之前-259°C的记录黯然失色。而现在,我们正在着手制备新的分子。我们的目标是在未来达到更高的工作温度,理想的情况是高于液氮温度。”

本文译自 phys,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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