分子存儲可提高HDD密度

毫無疑問，在提升存儲密度的研究方面，研究人員很快會遇到量子力學(xué)的基本限制所導(dǎo)致的壁壘。對于需要在更小物理空間存儲越來越多數(shù)據(jù)的世界來說，這無疑是個壞消息。

但也許分子存儲形式會帶來改變。德國基爾大學(xué)的研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)一種方法最終可將傳統(tǒng)硬盤的存儲密度提高一百倍以上。

這項新技術(shù)采用自旋交叉分子來創(chuàng)建潛在的微小的存儲單元。與傳統(tǒng)HDD一樣，這種獨特的分子使用其當前的磁性狀態(tài)來存儲數(shù)據(jù)。為了正常工作，分子必須被放置在穩(wěn)定的表面，而不會妨礙其保存信息?；鶢柎髮W(xué)研究人員聲稱，他們不僅將自旋交叉分子放在可靠的平面平臺，而且通過使用以前被視為阻礙的特定相互作用已經(jīng)提高了潛在最大存儲容量。

向前邁進一步

存儲密度方面的最新進展讓存儲介質(zhì)的物理尺寸顯著縮小，同時容量在不斷提升?；鶢柎髮W(xué)實驗和應(yīng)用物理研究所的研究小組成員Manuel Gruber最近指出，現(xiàn)在典型硬盤驅(qū)動器的單個位僅消耗大約10*10納米的物理空間。然而，隨著數(shù)據(jù)存儲需求持續(xù)飆升，即使是當今高密度存儲介質(zhì)也無法跟上日益增長的設(shè)備小型化的步伐。更糟糕的是，專注于當前方法的存儲研究人員正開始想辦法對抗看似無法穿透的量子力學(xué)壁壘。

為了應(yīng)對這些趨勢，基爾大學(xué)研究人員開始將存儲科學(xué)帶回到最基本的水平，使用僅1平方納米的分子。通過這種方法，單個位可被編碼到比目前小一百倍的區(qū)域。這意味著理論上來說，分子存儲可將傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動器的密度提高一百倍以上。

多學(xué)科項目

基爾大學(xué)研究人員于2014年開始研究分子存儲技術(shù)。Gruber稱：“這個項目涉及來自不同領(lǐng)域的大量團隊，包括物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)?！痹擁椖康闹攸c是了解和改善分子交換屬性。他解釋說：“我們想要了解，在長期來看，分子機制可實現(xiàn)不同類型的應(yīng)用，從數(shù)據(jù)存儲到醫(yī)療應(yīng)用?！?/p>

Gruber表示：“分子數(shù)據(jù)存儲是我們發(fā)現(xiàn)的一種潛在應(yīng)用。我們做了概念驗證，但我們沒有開發(fā)這項技術(shù)。”這些研究人員正在進行新的實驗，他們試圖了解分子機制的原理，這甚至可能會帶來更好的交換機。

三位狀態(tài)

這種新的分子存儲可在高磁場狀態(tài)和低磁場狀態(tài)之間切換，也可以旋轉(zhuǎn)45度。當用于存儲時，這種設(shè)備可以三種狀態(tài)顯示信息：0、1和2。

Gruber解釋說：“對于標準硬盤，磁盤是分區(qū)的。磁盤的小部分對應(yīng)一個位?！备鶕?jù)相關(guān)磁場的方向的不同，位以0或1的形式存儲在磁盤。Gruber稱：“我們的系統(tǒng)不同，信息可存儲在單個分子中，大約1納米大小，這比標準位要小得多。此外，我們有三個可能的狀態(tài)，我們可以用0、1和2，因此，存儲密度可能會顯著增加?！?/p>

在這方面，研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)是找到合適的分子以及表面平臺，并需要開放出一種方法將這兩種易損元素連接在一起，使其能夠正確有效地工作。化學(xué)家團隊最終能夠合成一類特殊的磁性分子。Gruber及合作伙伴Sujoy Karan在內(nèi)的物理學(xué)家隨后可將該分子放在穩(wěn)定的氮化銅表面。

目前分子存儲在非常低的溫度(4開爾文)下位非揮發(fā)性，Gruber指出：“然而，在室溫下存儲可能會揮發(fā)，對于這一點，我們還沒有完全了解?！?/p>

展望未來

在該存儲介質(zhì)用于實驗室之外前，研究人員還必須克服很多障礙。Gruber稱：“例如，我們使用極端的實驗條件：超高真空環(huán)境和非常低的溫度。這是為了確保環(huán)境不會影響我們的測量;否則，我們對該系統(tǒng)的理解會有偏差?！?/p>

分子存儲技術(shù)的商業(yè)化部署仍有數(shù)年之遙。Gruber指出：“現(xiàn)在我們很難給出估計時間，但我可以說，未來十年我們都無法預(yù)見任何商業(yè)用例?！编u錚譯