新分子有望帶來超高密度的固態硬盤替代品

研究人員已發現了一種更好的辦法，將數據存儲在單個分子中。存儲研究領域最近的一項突破有朝一日會帶來一種新型的固態硬盤設備，這種設備可以像硬盤驅動器一樣使用，但存儲的數據量多達1000倍。

麻省理工學院的一名科學家領導的一個國際研究小組已發現了一種新的分子存儲方法，可將數據存儲在單個分子中。這項突破有望幫助該技術從實驗室進入到數據中心，并降低制造成本。

這項發現的關鍵是印度科學教育和研究學院（IISER）的化學家們研制出來了一種新分子。這種分子讓研究人員得以用較少的材料層來制造磁性內存，讓其更輕薄、更便宜、在常溫下更可用。對消費者和企業來說，好處就是每平方英寸可以存儲1000TB數據。

領導這項研究的麻省理工學院的杰加迪什·穆德拉（Jagadeesh Moodera）表示，基于這項新發現的存儲設備可能在5年內不會上市銷售，不過也許會在10年內面市。他表示，這一研究成果已發表在《自然》雜志的在線版上，應該會引發更多的項目，研制更多的此類化學物質、完善內存設計。

新技術更經濟

穆德拉說：“現在我們在一定程度上知道，該往哪個方向走。”分子內存將數據存儲在特殊的分子中，使用單個分子的磁性狀態來表示二進制數據的1和0。與目前的硬盤驅動器相比，這種技術可以在更小的空間內存儲更多數據。

之前分子內存的實驗型設備將用于存儲的分子層（稱為絕緣體）夾在兩個磁電荷層（稱為鐵磁電極）之間。改變這些電極的相對磁方向可以改變中間分子的導電性，而兩種導電狀態可以代表1和0。

IISER的研究人員研發出了一種新的分子，發現只需要用一個鐵磁電極就能改變其導電性。這意味著另一層可以是普通的金屬電極。

金屬電極的造價比鐵磁電極來得便宜，但它同樣可以檢測到單個存儲分子的狀態發生的變化。穆德拉表示，它可以取代如今用在硬盤驅動器臂的末端、讀取磁盤上內容的傳感器。因而研發出來的存儲設備沒有移動部件，但仍有硬盤那樣很長的“寫入壽命”。寫入壽命是指新數據被寫入到存儲設備的次數，硬盤驅動器的寫入壽命通常比如今的閃存長得多。這也是阻礙固態存儲設備應用于某些企業的一個因素。

更高的穩定性

新分子和分層技術還讓研究小組得以只需使用一層絕緣體分子。這樣一來，應該更容易制造分子內存。之前這種技術要用五六層分子，每一層分子必須相互對齊才行，這個步驟無異增加了成本。

穆德拉表示，這項新發現還帶來了更大的穩定性，所以整個系統需要較少的冷卻。他表示，此前實驗室中的分子內存設備必須冷卻到接近絕對零度。該項目研制的設備只要冷卻到0℃。溫度方面的這種提升讓穆德拉樂觀地認為：將來加以完善后，這種設備最終能夠滿足IT部門的操作要求——通常要求在高達100℃這種環境下確保數據可用。

穆德拉表示，有了足夠的資金，未來幾年進一步開展的研究有望帶來新類型的分子——IISER研發出來的分子是石墨烯分子的片段，并有望帶來不需要溶解，就能處理這些新型分子的新方法，因為它們比如今制造存儲設備所用的元件更脆弱。

他表示，與此同時，如今傳統的硬盤驅動器設計仍可能提供超乎科學家們想象的密度。需求可能會推動研究人員探究各種各樣的存儲技術。

穆德拉說：“如果你能看到某項技術的雛形，就找到了解決問題的辦法。”

-沈建苗編譯