Sintesis dan struktur molekul kompleks molekul [Dy (Cp ttt ) 2 ] [B (C 6 F 5 ) 4 ] dengan dysprosium (Dy)Para ilmuwan di University of Manchester telah
mengembangkan metode penyimpanan data yang dapat mencapai kepadatan informasi sekitar 100 kali lebih tinggi daripada menggunakan teknologi yang ada. Artinya, sekitar 25 terabyte informasi dapat disimpan dalam perangkat dengan volume sekitar lima rubel koin.
Metode ini melibatkan penyimpanan data dalam magnet molekul tunggal dengan atom dysprosium, yang selama percobaan menunjukkan
histeresis magnetik , efek memori, seperti feromon magnet di magnet permanen dan pada permukaan hard drive.
Histeresis dalam molekul dengan atom disprosium muncul pada suhu tertinggi yang telah dicapai sejauh ini - pada 60 K, yaitu −213 ° C. Ini adalah eksperimen konseptual yang dirancang untuk menunjukkan kelayakan suatu metode. Para ilmuwan menyarankan bahwa penciptaan sistem komersial menggunakan teknologi ini akan mungkin dalam waktu dekat di bawah kondisi "desain molekul yang bijaksana".
Potensi penyimpanan data molekuler sangat besar. Teknologi ini memungkinkan kepadatan informasi sebesar 200 terabit per inci persegi, yang tidak ditunjukkan dengan cermat oleh teknologi mana pun yang ada.
"Ini sangat menarik karena histeresis magnetik pada molekul individu menyiratkan kemampuan untuk menyimpan data biner," kata Dr. Nicholas Chilton dari
School of Chemistry di University of Manchester. - Penggunaan molekul individu untuk penyimpanan data secara teoritis dapat meningkatkan kepadatan data hingga 100 kali dibandingkan dengan teknologi yang ada. Di sini kita mendekati suhu nitrogen cair. Ini berarti bahwa menyimpan data dalam molekul individu menjadi jauh lebih ekonomis. "
Efek dari memori magnetik adalah persyaratan yang diperlukan untuk sistem penyimpanan data pada media magnetik. Meskipun suhu 13213 ° C tampaknya terlalu rendah untuk penggunaan praktis dari teknologi, sebenarnya suhu yang cukup baik. Sudah dalam sistem pendingin pusat data, helium cair dengan suhu temperature269 ° C digunakan. Dan suhu operasi yang relatif tinggi dari sistem baru, jika dinaikkan lebih sedikit, akan memungkinkan penggunaan nitrogen cair yang lebih murah (−196 ° C). Sebenarnya, tujuan ini ditentukan oleh penulis karya ilmiah. Mereka bermaksud untuk meningkatkan suhu operasi sistem, idealnya di atas suhu nitrogen cair.
Hampir 25 tahun telah berlalu sejak penemuan magnet molekul tunggal, tetapi selama ini fisikawan mampu meningkatkan suhu histeresis dari 4 K menjadi hanya 14 K pada medan magnet yang menyapu kecepatan sekitar 20 Oersts per detik. Suhu yang lebih tinggi diamati hanya pada kecepatan sapuan medan magnet yang lebih tinggi (misalnya, 30 K pada 200 Oe / dtk). Jadi penemuan saat ini dari 60 K histeresis pada hanya 22 Oe / s adalah pencapaian yang sangat signifikan, terobosan nyata dalam magnet molekul tunggal.
Dalam karya mereka, para peneliti menggunakan lantanida yang disebut
dysprosium , dan khususnya kompleks molekul [Dy (Cp
ttt )
2 ] [B (C
6 F
5 )
4 ], di mana Cp
ttt = {C
5 H
2 t Bu
3 -1,2 , 4}, dan
t Bu = C (CH
3 )
3
Histeresis magnetik (kiri) dan dinamika relaksasi (kanan)Lantanida adalah logam dengan nomor atom dari 57 hingga 71, yaitu, dari lantanum hingga lutetium. Logam tanah jarang ini saat ini banyak digunakan dalam industri, dalam produksi berbagai perangkat elektronik seperti smartphone, tablet dan laptop.
Disprosium adalah unsur kimia dengan angka 66. Tidak ditemukan di alam dalam bentuk murni, tetapi merupakan bagian dari beberapa mineral, misalnya xenotime. Ditambang bersama dengan lantanida lainnya, salah satu deposit dunia terbesar terletak di Semenanjung Kola di Rusia. Disprosium masih digunakan dalam produksi magnet tugas berat, serta energi nuklir, elektronik, metalurgi, laser medis, katalis, dan juga sebagai bahan magnetostriktif yang kuat, yaitu mengubah dimensi liniernya selama pembalikan magnetisasi.
Bahan tersebut menunjukkan sifat-sifat histeresis sedemikian rupa sehingga para ilmuwan membuat dua kesimpulan: pertama, sifat-sifat ini unik untuk disprosium, dan kedua, histeresis juga harus diamati pada suhu yang lebih tinggi, termasuk di atas suhu nitrogen cair. Ini akan menjadi subjek penelitian masa depan.
Peningkatan kepadatan informasi drive 100 kali lipat berarti bahwa perangkat penyimpanan akan menjadi lebih kompak dan akan mengkonsumsi daya lebih sedikit. Pemilik pusat data akan mendapat manfaat paling banyak dari ini. Misalnya, 2,5 juta server beroperasi di 15 pusat data Google (
per 2016 ).
Pusat data mengkonsumsi sejumlah besar listrik. Menurut ahli lingkungan, bagian mereka dapat mencapai 2% dari total konsumsi energi global. Mungkin ini adalah angka yang sedikit terlalu tinggi, tetapi bagaimanapun, teknologi hemat energi untuk pusat data akan memberi manfaat tidak hanya bagi pemilik pusat data, tetapi juga seluruh ekologi planet ini.
Artikel ilmiah ini
diterbitkan pada 23 Agustus 2017 di jurnal
Nature (doi: 10.1038 / nature23447).