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(dāng)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(jìn)一步

存儲密度方面的最新進(jìn)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(dāng)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(dāng)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(tuán)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(jī)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(jìn)行新的實驗，他們試圖了解分子機(jī)制的原理，這甚至可能會帶來更好的交換機(jī)。

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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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?；瘜W(xué)家團(tuán)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