分子[Dy(Cp ttt ) 2 ] [B(C 6 F 5 ) 4 ]与(Dy)的配合物的合成和分子结构曼彻斯特大学的科学家已经
开发出一种数据存储方法,该方法可以实现比使用现有技术高大约100倍的信息密度。 也就是说,大约25 TB的信息可以存储在容量约为5卢布硬币的设备中。
该方法涉及将数据存储在具有原子的单分子磁体中,该磁体在实验过程中表现出
磁滞现象 ,这是一种记忆效应,就像永磁体和硬盘驱动器表面上的电磁铁一样。
具有so原子的分子中的磁滞出现在迄今为止达到的最高温度下-60 K,即-213°C。 这是一个概念性实验,旨在证明一种方法的可行性。 科学家建议,在“明智的分子设计”条件下,不久的将来将有可能使用该技术创建商业系统。
数据分子存储的潜力是巨大的。 这项技术允许每平方英寸200兆比特的信息密度,而任何现有技术都无法很好地证明这一点。
曼彻斯特大学
化学学院的尼古拉斯·奇尔顿(Nicholas Chilton)博士说:“这非常有趣,因为单个分子中的磁滞暗示了存储二进制数据的能力。” -理论上,与现有技术相比,使用单个分子进行数据存储可以使数据密度提高100倍。 在这里,我们接近液氮的温度。 这意味着将数据存储在单个分子中变得在经济上更加可行。”
磁存储器的影响是磁介质上任何数据存储系统的必要条件。 尽管−213°C的温度对于该技术的实际使用而言似乎太低了,但实际上它确实是一个工作温度。 在数据中心的冷却系统中,已经使用温度为-269°C的液氦。 新系统的相对较高的工作温度(如果再提高一点)将允许使用更便宜的液氮(-196°C)。 实际上,这个目标是由科学著作的作者设定的。 他们打算提高系统的工作温度,理想情况下要高于液氮温度。
自从发现单分子磁体以来,已经过去了将近25年,但是在此期间,物理学家能够以每秒20奥斯特的磁场扫描速度将磁滞温度从4 K提高到仅14K。 仅在较高的磁场扫描速度下才能观察到较高的温度(例如,在200 Oe / s下为30 K)。 因此,当前仅以22 Oe / s的速度发现60 K磁滞是一项非常重要的成就,这是单分子磁体的真正突破。
在他们的工作中,研究人员使用了称为的镧系元素,特别是分子[Dy(Cp
ttt )
2 ] [B(C
6 F
5 )
4 ]的复合物,其中Cp
ttt = {C
5 H
2 t Bu
3 -1,2 ,4},并且
t Bu = C(CH
3 )
3
磁滞(左)和弛豫动力学(右)镧系元素是原子序数为57至71(即从镧到to)的金属。 如今,这些稀土金属已广泛用于工业中,用于生产各种电子设备,例如智能手机,平板电脑和笔记本电脑。
is是一种化学元素,其编号为66。在自然界中,s并不是纯净的形态,而是某些矿物质(例如,xenotime)的一部分。 它与其他镧系元素一起开采,是世界上最大的矿床之一,位于俄罗斯的科拉半岛上。 still仍用于生产重型磁铁,以及用于核能,电子,冶金,医用激光,催化剂,以及用作强大的磁致伸缩材料,即在磁化反转过程中改变其线性尺寸。
该材料通过以下方式证明了磁滞特性,科学家得出了两个结论:首先,这些特性对于是独特的;其次,还应该在更高的温度(包括高于液氮温度的温度)下观察到磁滞。 这将是未来研究的主题。
驱动器的信息密度增加了100倍,这意味着存储设备将变得更加紧凑,并且消耗的功率更少。 数据中心的所有者将从中受益最大。 例如,
截止到2016年,在15个Google数据中心中运行着250万台服务器。
数据中心消耗大量电能。 根据环保主义者的说法,他们的份额可能高达全球总能耗的2%。 也许这些数字被高估了一点,但是无论如何,任何用于数据中心的节能技术都将不仅使数据中心的所有者受益,还将使整个地球生态受益。
该科学文章于2017年8月23日
发表在《
自然 》杂志
上 (doi:10.1038 / nature23447)。