At213 ° C के अपेक्षाकृत उच्च तापमान पर व्यक्तिगत अणुओं में डेटा संग्रहीत करने के लिए एक विधि

अणुओं के परिसर की संश्लेषण और आणविक संरचना [डाई (सीपीटी ^टेट ) ₂ ] [बी (सी _६ एफ _५ ) _४ ] डिस्प्रोसियम (डाई) के साथ

मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक डेटा भंडारण विधि विकसित की है जो मौजूदा प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक घनत्व प्राप्त कर सकती है। यानी लगभग 25 टेराबाइट्स की जानकारी एक डिवाइस में रखी जा सकती है जिसमें लगभग पाँच रूबल का सिक्का होता है।

इस विधि में डिस्पेरियम परमाणुओं के साथ एकल-अणु मैग्नेट में डेटा संग्रहीत करना शामिल है, जो प्रयोग के दौरान चुंबकीय हिस्टैरिसीस , एक मेमोरी प्रभाव, जैसे स्थायी मैग्नेट में फेरोमैग्नेट्स और हार्ड ड्राइव की सतह पर दिखाया गया है।

डिस्प्रोसियम परमाणुओं के साथ अणुओं में हिस्टैरिसीस उच्चतम तापमान पर प्रकट होता है जो अब तक प्राप्त किया गया है - 60 K पर, यानी 13213 ° C। यह एक वैचारिक प्रयोग है जिसे किसी विधि की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करने के लिए बनाया गया है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि इस तकनीक का उपयोग करके वाणिज्यिक प्रणालियों का निर्माण निकट भविष्य में "विवेकपूर्ण आणविक डिजाइन" की स्थिति में संभव होगा।

डेटा के आणविक भंडारण की क्षमता बहुत बड़ी है। यह तकनीक 200 टेराबाइट प्रति वर्ग इंच के घनत्व की सूचना देती है, जो किसी भी मौजूदा तकनीक द्वारा बारीकी से प्रदर्शित नहीं होती है।

"यह बहुत दिलचस्प है क्योंकि व्यक्तिगत अणुओं में चुंबकीय हिस्टैरिसीस बाइनरी डेटा को स्टोर करने की क्षमता का मतलब है," मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के स्कूल के डॉ निकोलस चिल्टन कहते हैं। - डेटा भंडारण के लिए व्यक्तिगत अणुओं का उपयोग मौजूदा प्रौद्योगिकियों की तुलना में सैद्धांतिक रूप से डेटा घनत्व में 100 गुना वृद्धि कर सकता है। यहां हम तरल नाइट्रोजन के तापमान पर पहुंचते हैं। इसका मतलब है कि व्यक्तिगत अणुओं में डेटा संग्रहीत करना आर्थिक रूप से बहुत अधिक व्यवहार्य हो रहा है। "

चुंबकीय मेमोरी का प्रभाव चुंबकीय मीडिया पर किसी भी डेटा भंडारण प्रणाली के लिए एक आवश्यक आवश्यकता है। यद्यपि प्रौद्योगिकी के व्यावहारिक उपयोग के लिए 13213 ° C का तापमान बहुत कम लगता है, यह वास्तव में काफी काम का तापमान है। पहले से ही डेटा केंद्रों की शीतलन प्रणालियों में, in269 ° C के तापमान वाले तरल हीलियम का उपयोग किया जाता है। और नई प्रणाली का अपेक्षाकृत उच्च परिचालन तापमान, अगर इसे थोड़ा और ऊपर उठाया जाता है, तो सस्ते तरल नाइट्रोजन ()196 ° C) के उपयोग की अनुमति होगी। दरअसल, यह लक्ष्य वैज्ञानिक कार्यों के लेखकों द्वारा निर्धारित किया जाता है। वे सिस्टम के ऑपरेटिंग तापमान को बढ़ाने का इरादा रखते हैं, आदर्श रूप से तरल नाइट्रोजन के तापमान से ऊपर।

एकल-अणु मैग्नेट की खोज को लगभग 25 साल बीत चुके हैं, लेकिन इस समय के दौरान भौतिकविद हिस्टैरिसीस तापमान को 4 K से बढ़ाकर सिर्फ 14 K प्रति सेकंड के लगभग 20 Oersts के चुंबकीय क्षेत्र की गति से बढ़ा सकते थे। उच्च तापमान केवल चुंबकीय क्षेत्र की उच्च स्वीप गति (उदाहरण के लिए, 30 K 200 Oe / s) पर देखे गए थे। तो सिर्फ 22 O / s पर 60 K हिस्टैरिसीस की वर्तमान खोज एक बहुत महत्वपूर्ण उपलब्धि है, एकल-अणु मैग्नेट में एक वास्तविक सफलता।

अपने काम में, शोधकर्ताओं ने डिस्पेंटियम नामक एक लैंथेनाइड का उपयोग किया, और विशेष रूप से अणुओं का एक जटिल [डाई (सीपीटी ^टेट ) ₂ ] [बी (सी _६ एफ _५ ) _४ ], जहां ^{सीपीटी} = {सी _५ एच _२ बु _२ ३-१,२ , 4}, और ^टी बू = सी (सीएच ₃ ) ₃


चुंबकीय हिस्टैरिसीस (बाएं) और विश्राम गतिशीलता (दाएं)

लैंथेनाइड्स 57 से 71 तक की परमाणु संख्याओं वाली धातुएं हैं, यानी लांथनम से लुटेटियम तक। इन दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का उपयोग आज उद्योग में व्यापक रूप से विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप के उत्पादन में किया जाता है।

डिस्प्रोसियम 66 की संख्या के साथ एक रासायनिक तत्व है। यह प्रकृति में अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है, लेकिन कुछ खनिजों का हिस्सा है, उदाहरण के लिए, एक्सनोटाइम। यह अन्य लैंथेनाइड्स के साथ खनन किया जाता है, रूस में कोला प्रायद्वीप पर सबसे बड़ी दुनिया में से एक है। डिसप्रोसियम का उपयोग अभी भी भारी शुल्क वाले मैग्नेट के उत्पादन में किया जाता है, साथ ही परमाणु ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातु विज्ञान, चिकित्सा लेजर, उत्प्रेरक, और एक शक्तिशाली मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री के रूप में भी किया जाता है, जो मैग्नेटाइजेशन रिवर्सल के साथ अपने रैखिक आयामों को बदल रहा है।

सामग्री ने हिस्टैरिसीस के गुणों को इस तरह से प्रदर्शित किया कि वैज्ञानिकों ने दो निष्कर्ष दिए: सबसे पहले, ये गुण डिस्प्रोसियम के लिए अद्वितीय हैं, और दूसरी बात, हिस्टैरिसीस को उच्च तापमान पर भी देखा जाना चाहिए, जिसमें तरल नाइट्रोजन का तापमान भी शामिल है। यह भविष्य के शोध का विषय होगा।

ड्राइव के सूचना घनत्व में 100 गुना वृद्धि का मतलब है कि भंडारण उपकरण अधिक कॉम्पैक्ट हो जाएंगे और कम बिजली की खपत करेंगे। डेटा सेंटर के मालिकों को इससे सबसे ज्यादा फायदा होगा। उदाहरण के लिए, 15 Google डेटा केंद्रों ( 2016 के अनुसार ) में 2.5 मिलियन सर्वर काम कर रहे हैं।

डेटा सेंटर भारी मात्रा में बिजली की खपत करते हैं। पर्यावरणविदों के अनुसार, उनकी हिस्सेदारी कुल वैश्विक ऊर्जा खपत का 2% तक हो सकती है। हो सकता है कि ये थोड़े से अधिक अनुमानित आंकड़े हों, लेकिन फिर भी, डेटा केंद्रों के लिए किसी भी ऊर्जा-कुशल तकनीक से न केवल डेटा केंद्रों के मालिकों को, बल्कि ग्रह की संपूर्ण पारिस्थितिकी को लाभ होगा।

यह लेख 23 अगस्त, 2017 को नेचर (doi: 10.1038 / nature23447) जर्नल में प्रकाशित हुआ था।