Synthèse et structure moléculaire du complexe de molécules [Dy (Cp ttt ) 2 ] [B (C 6 F 5 ) 4 ] avec dysprosium (Dy)Les scientifiques de l'Université de Manchester ont
mis au
point une méthode de stockage des données qui peut atteindre une densité d'informations environ 100 fois supérieure à celle des technologies existantes. Autrement dit, environ 25 téraoctets d'informations peuvent être stockés dans un appareil avec un volume d'environ une pièce de cinq roubles.
La méthode consiste à stocker des données dans des aimants à molécule unique avec des atomes de dysprosium, qui pendant l'expérience ont montré
une hystérésis magnétique , un effet de mémoire, comme celui des phéromagnétiques dans des aimants permanents et à la surface des disques durs.
L'hystérésis dans les molécules avec des atomes de dysprosium apparaît à la température la plus élevée atteinte jusqu'à présent - à 60 K, soit -213 ° C. Il s'agit d'une expérience conceptuelle conçue pour démontrer la viabilité d'une méthode. Les scientifiques suggèrent que la création de systèmes commerciaux utilisant cette technologie sera possible dans un avenir proche sous la condition d'une «conception moléculaire judicieuse».
Le potentiel de stockage moléculaire des données est énorme. Cette technologie permet une densité d'informations de 200 térabits par pouce carré, ce qui n'est démontré de près par aucune des technologies existantes.
«C'est très intéressant parce que l'hystérésis magnétique dans des molécules individuelles implique la capacité de stocker des données binaires», explique le Dr Nicholas Chilton de la
School of Chemistry de l'Université de Manchester. - L'utilisation de molécules individuelles pour le stockage de données peut théoriquement augmenter la densité de données de 100 fois par rapport aux technologies existantes. Ici, nous approchons de la température de l'azote liquide. Cela signifie que le stockage de données dans des molécules individuelles devient beaucoup plus viable économiquement. »
L'effet de la mémoire magnétique est une exigence nécessaire pour tout système de stockage de données sur des supports magnétiques. Bien que la température de −213 ° C semble trop basse pour l'utilisation pratique de la technologie, il s'agit en fait d'une température de travail assez élevée. Déjà dans les systèmes de refroidissement des centres de données, l'hélium liquide à une température de -269 ° C est utilisé. Et la température de fonctionnement relativement élevée du nouveau système, si elle est un peu plus élevée, permettra d'utiliser de l'azote liquide moins cher (−196 ° C). En fait, cet objectif est fixé par les auteurs de travaux scientifiques. Ils ont l'intention d'augmenter la température de fonctionnement du système, idéalement au-dessus de la température de l'azote liquide.
Près de 25 ans se sont écoulés depuis la découverte d'aimants à molécule unique, mais pendant ce temps, les physiciens ont pu augmenter la température d'hystérésis de 4 K à seulement 14 K à une vitesse de balayage du champ magnétique d'environ 20 Otsts par seconde. Des températures plus élevées n'ont été observées qu'à des vitesses de balayage plus élevées du champ magnétique (par exemple, 30 K à 200 Oe / s). La découverte actuelle d'une hystérésis à 60 K à seulement 22 Oe / s est donc une réalisation très importante, une véritable percée dans les aimants à molécule unique.
Dans leurs travaux, les chercheurs ont utilisé un lanthanide appelé
dysprosium , et plus précisément un complexe de molécules [Dy (Cp
ttt )
2 ] [B (C
6 F
5 )
4 ], où Cp
ttt = {C
5 H
2 t Bu
3 -1,2 , 4} et
t Bu = C (CH
3 )
3
Hystérésis magnétique (gauche) et dynamique de relaxation (droite)Les lanthanides sont des métaux dont le numéro atomique est compris entre 57 et 71, c'est-à-dire du lanthane au lutétium. Ces métaux des terres rares sont aujourd'hui largement utilisés dans l'industrie, dans la production de divers appareils électroniques tels que les smartphones, tablettes et ordinateurs portables.
Le dysprosium est un élément chimique portant le numéro 66. Il ne se trouve pas dans la nature sous sa forme pure, mais fait partie de certains minéraux, par exemple le xénotime. Il est exploité avec d'autres lanthanides, l'un des plus grands gisements mondiaux est situé sur la péninsule de Kola en Russie. Le dysprosium est toujours utilisé dans la production d'aimants lourds, ainsi que dans l'énergie nucléaire, l'électronique, la métallurgie, les lasers médicaux, les catalyseurs, et également comme un puissant matériau magnétostrictif, c'est-à-dire en changeant ses dimensions linéaires lors de l'inversion de l'aimantation.
Le matériau a démontré les propriétés de l'hystérésis de telle manière que les scientifiques ont tiré deux conclusions: premièrement, ces propriétés sont uniques au dysprosium, et deuxièmement, l'hystérésis devrait également être observée à des températures plus élevées, y compris au-dessus de la température de l'azote liquide. Ce sera le sujet de recherches futures.
Une augmentation de 100 fois de la densité d'informations des disques signifie que les périphériques de stockage deviendront plus compacts et consommeront moins d'énergie. Les propriétaires de centres de données en bénéficieront le plus. Par exemple, 2,5 millions de serveurs fonctionnent dans 15 centres de données Google (
en 2016 ).
Les centres de données consomment une énorme quantité d'électricité. Selon
les écologistes, leur part peut représenter jusqu'à 2% de la consommation énergétique mondiale totale. Ce sont peut-être des chiffres légèrement surestimés, mais de toute façon, toute technologie économe en énergie pour les centres de données bénéficiera non seulement aux propriétaires des centres de données, mais à l'ensemble de l'écologie de la planète.
L'article scientifique a été
publié le 23 août 2017 dans la revue
Nature (doi: 10.1038 / nature23447).