Síntesis y estructura molecular del complejo de moléculas [Dy (Cp ttt ) 2 ] [B (C 6 F 5 ) 4 ] con disprosio (Dy)Los científicos de la Universidad de Manchester han
desarrollado un método de almacenamiento de datos que puede lograr una densidad de información de aproximadamente 100 veces mayor que el uso de las tecnologías existentes. Es decir, se pueden almacenar aproximadamente 25 terabytes de información en un dispositivo con un volumen de aproximadamente una moneda de cinco rublos.
El método consiste en almacenar datos en imanes de molécula única con átomos de disprosio, que durante el experimento mostraron
histéresis magnética , un efecto de memoria, como el de los feromagnetos en imanes permanentes y en la superficie de los discos duros.
La histéresis en moléculas con átomos de disprosio aparece a la temperatura más alta que se ha logrado hasta ahora, a 60 K, es decir, -213 ° C. Este es un experimento conceptual diseñado para demostrar la viabilidad de un método. Los científicos sugieren que la creación de sistemas comerciales utilizando esta tecnología será posible en el futuro cercano bajo la condición de "diseño molecular juicioso".
El potencial para el almacenamiento molecular de datos es enorme. Esta tecnología permite una densidad de información de 200 terabits por pulgada cuadrada, lo cual no está demostrado por ninguna de las tecnologías existentes.
"Esto es muy interesante porque la histéresis magnética en moléculas individuales implica la capacidad de almacenar datos binarios", dice el Dr. Nicholas Chilton de la
Facultad de Química de la Universidad de Manchester. - El uso de moléculas individuales para el almacenamiento de datos teóricamente puede aumentar la densidad de datos en 100 veces en comparación con las tecnologías existentes. Aquí nos acercamos a la temperatura del nitrógeno líquido. Esto significa que almacenar datos en moléculas individuales se está volviendo mucho más viable económicamente ”.
El efecto de la memoria magnética es un requisito necesario para cualquier sistema de almacenamiento de datos en medios magnéticos. Aunque la temperatura de −213 ° C parece demasiado baja para el uso práctico de la tecnología, en realidad es una temperatura bastante funcional. Ya en los sistemas de enfriamiento de los centros de datos, se utiliza helio líquido con una temperatura de −269 ° C. Y la temperatura de funcionamiento relativamente alta del nuevo sistema, si se eleva un poco más, permitirá el uso de nitrógeno líquido más barato (−196 ° C). En realidad, este objetivo lo establecen los autores del trabajo científico. Tienen la intención de aumentar la temperatura de funcionamiento del sistema, idealmente por encima de la temperatura del nitrógeno líquido.
Han pasado casi 25 años desde el descubrimiento de los imanes de una sola molécula, pero durante este tiempo los físicos pudieron aumentar la temperatura de histéresis de 4 K a solo 14 K a una velocidad de barrido de campo magnético de aproximadamente 20 Oersts por segundo. Se observaron temperaturas más altas solo a velocidades de barrido más altas del campo magnético (por ejemplo, 30 K a 200 Oe / s). Por lo tanto, el descubrimiento actual de histéresis de 60 K a solo 22 Oe / s es un logro muy significativo, un verdadero avance en los imanes de una sola molécula.
En su trabajo, los investigadores utilizaron un lantánido llamado
disprosio , y específicamente un complejo de moléculas [Dy (Cp
ttt )
2 ] [B (C
6 F
5 )
4 ], donde Cp
ttt = {C
5 H
2 t Bu
3 -1,2 , 4}, y
t Bu = C (CH
3 )
3
Histéresis magnética (izquierda) y dinámica de relajación (derecha)Los lantánidos son metales con números atómicos del 57 al 71, es decir, del lantano al lutecio. Estos metales de tierras raras se usan ampliamente hoy en la industria, en la producción de varios dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles.
El disprosio es un elemento químico con el número 66. No se encuentra en la naturaleza en su forma pura, pero es parte de algunos minerales, por ejemplo, xenotima. Se extrae junto con otros lantánidos, uno de los depósitos mundiales más grandes se encuentra en la península de Kola en Rusia. El disprosio todavía se usa en la producción de imanes de alta resistencia, así como en energía nuclear, electrónica, metalurgia, láseres médicos, catalizadores y también como un poderoso material magnetoestrictivo, es decir, cambiando sus dimensiones lineales durante la inversión de la magnetización.
El material demostró las propiedades de la histéresis de tal manera que los científicos sacaron dos conclusiones: en primer lugar, estas propiedades son únicas para el disprosio, y en segundo lugar, la histéresis también debe observarse a temperaturas más altas, incluso por encima de la temperatura del nitrógeno líquido. Este será el tema de futuras investigaciones.
Un aumento de 100 veces en la densidad de información de las unidades significa que los dispositivos de almacenamiento serán más compactos y consumirán menos energía. Los propietarios de los centros de datos se beneficiarán más de esto. Por ejemplo, 2.5 millones de servidores están operando en 15 centros de datos de Google (a
partir de 2016 ).
Los centros de datos consumen una gran cantidad de electricidad. Según los ambientalistas, su participación puede ser de hasta el 2% del consumo total de energía global. Tal vez estas son cifras ligeramente sobrestimadas, pero de todos modos, cualquier tecnología de eficiencia energética para centros de datos beneficiará no solo a los propietarios de los centros de datos, sino a toda la ecología del planeta.
El artículo científico fue
publicado el 23 de agosto de 2017 en la revista
Nature (doi: 10.1038 / nature23447).