Det sägs att mängden data alltid växer tills den fyller allt tillgängligt utrymme. Kanske för tjugo år sedan var det vanligt att lagra programvara, MP3-musik, filmer och andra filer på en dator som kunde ha samlats under åren. På den tiden, när hårddiskar kunde innehålla tiotals gigabyte minne, hamnade de nästan oundvikligen över.
Nu när snabb bredbandsinternet är tillgängligt och vi inte ens tänker ladda ner en 4,7 GB DVD är datalagring ännu snabbare. Den totala mängden data som lagras på datorer världen över beräknas växa från 4,4 biljoner gigabyte 2013 till 44 biljoner 2020. Detta innebär att vi i genomsnitt genererar cirka 15 miljoner gigabyte per dag. Även om hårddiskar nu mäts i tusentals gigabyte snarare än tiotals, har vi fortfarande ett lagringsproblem.
Mycket forskning och utveckling ägnas åt att hitta nya sätt att lagra data som skulle möjliggöra större täthet och därmed lagra mer information med högre energieffektivitet. Ibland beror detta på uppdatering av kända och välkända metoder. Till exempel tillkännagav IBM nyligen en ny teknik. Deras magnetband kan lagra 25 gigabyte information per kvadrat tum (cirka 6,5 kvadratcentimeter) - en ny världsrekord för en teknik som är sextio år gammal. Trots att dagens hårddiskar i hårddisk har en högre täthet, cirka 200 gigabyte per kvadrat tum, används magnetiska band fortfarande ofta för säkerhetskopiering av data.
Men modern forskning inom datalagring handlar redan om enskilda atomer och molekyler, vilket objektivt sett är den sista gränsen för teknologisk miniatyrisering.
Monatomiska och mono-molekylära magneter behöver inte kommunicera med grannarna för att behålla sitt magnetiska minne. Poängen är att här minneseffekten härrör från kvantmekanikens lagar. Eftersom atomer eller molekyler är mycket mindre än för närvarande använda magnetiska domäner och kan användas individuellt snarare än i grupper, kan de "packas" tätare, vilket kan leda till ett enormt hopp i datatäthet.
Denna typ av arbete med atomer och molekyler är inte längre science fiction. Effekterna av magnetiskt minne i enkelmolekylära magneter upptäcktes först sedan 1993 och liknande effekter för enkelatommagneter demonstrerades 2016.
Det största problemet med dessa tekniker från laboratoriet till massproduktion är att de ännu inte arbetar vid normala omgivningstemperaturer. Både enkla atomer och enkelmolekylära magneter kräver kylning med flytande helium (upp till en temperatur av - 269 ° C), och detta är en dyr och begränsad resurs. Nyligen uppnådde dock en forskargrupp vid University of Manchester School of Chemistry magnetisk hysteres, eller utseendet på en magnetisk minneseffekt, i en enmolekylmagnet vid - 213 ° C med hjälp av en ny molekyl härrörande från sällsynta jordartselement, som rapporterats i deras brev till tidskriften Nature. Således, efter att ha gjort ett hopp på 56 grader, var de bara 17 grader från temperaturen på flytande kväve.
Men det finns andra problem också. För att lagra enskilda data faktiskt måste molekylerna fixeras på ytorna. Detta har redan uppnåtts med enmolekylmagneter tidigare, men inte för den senaste generationen högtemperaturmagneter. Samtidigt har denna effekt redan visats på enstaka atomer fixerade på ytan.
Kampanjvideo:
Det ultimata testet är demonstrationen av icke-destruktiv läsning av information från enskilda atomer och molekyler. Detta mål uppnåddes för första gången 2017 av ett team av forskare från IBM, som demonstrerade den minsta magnetiska lagringsenheten byggd med en monatomisk magnet.
Oavsett om monatomiska och enkelmolekylära minnesenheter faktiskt kommer att tillämpas i praktiken och bli utbredda, kan framstegen med grundläggande vetenskap i denna riktning inte erkännas som helt enkelt fenomenala. Syntetiska kemi-metoder som utvecklats av forskargrupper som arbetar med enmolekylmagneter gör det möjligt för idag att skapa molekyler med enskilda magnetiska egenskaper som kommer att hitta tillämpning i kvantberäkning och till och med vid magnetisk resonansavbildning.
Igor Abramov
