分子級數據存儲的重大突破

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從智能手機到超級計算機，人們一直追求著更小的體型以及更加節能的設備，這使得高密度數據存儲成為了最重要的技術任務之一。而現在，曼切斯特大學的科學家們已經證明：用一種被稱為單分子磁體的分子存儲數據是可行的。

這項由化學學院的David Mills博士和Nicholas Chilton博士領導的研究，最近被發表在《自然》雜誌上。研究結果表明，磁滯現象(任何數據存儲的先決條件)在-213℃(接近液氮溫度-196°C)的條件下，能發生在單個分子中。

這一結果意味著單分子的數據存儲可以成為現實了，因為數據伺服器可以用相對便宜的液氮(-196°C)冷卻，而不是使用更昂貴的液氦(-269°C)。也就是說，該研究的結果為單分子數據存儲的實現提供了依據。

分子數據存儲的潛力十分巨大。把它放到產品上的話，分子數據存儲技術可以在每平方英寸上存儲超過200兆位的數據——也就是將25000GB的信息存儲在大約50便士硬幣大小的載體上。與之相比，蘋果最新的iPhone 7的最大容量256GB就有點小了。

單分子磁體表現出了磁記憶效應(這是任何數據存儲的先覺條件)，而目前，只有含有鑭系元素的分子在迄今為止最高的溫度下表現出了這種現象。因此，鑭系元素被用於各種形式的日常電子設備，如智能手機、平板電腦和筆記本電腦等。該研究團隊也是用鑭系元素鏑實驗才取得了他們的研究成果。

Chilton博士對此說道：「這是非常令人興奮的，因為單分子所表現的磁滯現象意味著其擁有進行二進位數據存儲的能力。使用單分子進行數據存儲，從理論上可以提供比現有技術高100倍的數據密度。而如今，我們正在接近液氮的溫度，這意味著從經濟的角度來看，單分子的數據存儲正在變得更加可行。」

除此以外，分子級數據存儲的實際應用可能使得硬碟的體型更小。這樣一來，硬碟就會消耗更少的能量，這意味著全球的數據中心可能變得更加節能。

例如，谷歌目前在世界各地擁有15個數據中心。它們平均每秒搜索4000萬次，也就是每天搜索35億次，每年搜索1兆2000億次。為了處理這些數據，谷歌需要大量的伺服器。去年七月，據報道，谷歌在每個數據中心大約有250萬台伺服器，而這個數字可能一直還在上升。一些報告表示，這些中心所消耗的能源可能佔了全球溫室氣體排放總量的2%。這意味著在數據存儲和能源效率方面的任何改進都可能對環境帶來巨大的好處，同時也大大增加了可存儲的信息量。

Dr Mills補充說道：「這一進展是我們花費了近20年的時間研究才努力達到的，它也確實使得之前-259°C的記錄黯然失色。而現在，我們正在著手製備新的分子。我們的目標是在未來達到更高的工作溫度，理想的情況是高於液氮溫度。」

本文譯自 phys，由譯者 Lough 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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