Der siges, at mængden af data altid vokser, indtil den udfylder al den tilgængelige plads. Måske for tyve år siden var det almindeligt at gemme software, MP3-musik, film og andre filer, der kunne have samlet sig gennem årene på en computer. I disse dage, hvor harddiske kunne indeholde flere titalls gigabyte hukommelse, viste de sig næsten uundgåeligt at være fulde.
Nu hvor hurtigt bredbåndsinternet er tilgængeligt, og vi ikke engang overvejer at downloade en 4,7 GB DVD, er datalagring endnu hurtigere. Den samlede mængde data, der er lagret på computere over hele verden, anslås at vokse fra 4,4 billioner gigabyte i 2013 til 44 billioner i 2020. Det betyder, at vi i gennemsnit genererer ca. 15 millioner gigabyte pr. Dag. Selvom harddiske nu måles i tusinder af gigabyte snarere end snesevis, har vi stadig et lagringsproblem.
Meget forskning og udvikling er afsat til at finde nye måder at gemme data, der giver mulighed for større tæthed og derved gemme mere information med større energieffektivitet. Undertiden skyldes dette opdateringen af velkendte og velkendte metoder. For eksempel annoncerede IBM for nylig en ny teknologi. Deres magnetbånd er i stand til at gemme 25 gigabyte information pr. Kvadrat tomme (ca. 6,5 kvadratcentimeter) - en ny verdensrekord for en teknologi, der er tres år gammel. Selvom dagens solid state harddiske har en højere densitet, omkring 200 gigabyte pr. Kvadrat tomme, bruges magnetbånd stadig ofte til sikkerhedskopiering af data.
Imidlertid handler moderne forskning inden for datalagring allerede individuelle atomer og molekyler, hvilket objektivt set er den sidste grænse for teknologisk miniaturisering.
Monatomiske og mono-molekylære magneter behøver ikke at kommunikere med nabolandene for at bevare deres magnetiske hukommelse. Pointen er, at hukommelseseffekten her stammer fra kvantemekanikens love. Fordi atomer eller molekyler er meget mindre end i øjeblikket anvendte magnetiske domæner og kan bruges individuelt snarere end i grupper, kan de "pakkes" tættere, hvilket kan føre til et kæmpe spring i datatætheden.
Denne form for arbejde med atomer og molekyler er ikke længere science fiction. Virkningerne af magnetisk hukommelse i enkeltmolekylære magneter blev først opdaget i 1993, og lignende effekter for enkeltatommagneter blev demonstreret i 2016.
Det største problem, som disse teknologier står overfor fra laboratoriet til masseproduktion er, at de endnu ikke fungerer ved normale omgivelsestemperaturer. Både enkeltatomer og enkeltmolekylære magneter kræver afkøling med flydende helium (op til en temperatur på - 269 ° C), og dette er en dyr og begrænset ressource. For nylig opnåede en forskergruppe ved University of Manchester School of Chemistry magnetisk hysterese eller tilsyneladende en magnetisk hukommelseseffekt i en enkeltmolekylet magnet ved - 213 ° C ved hjælp af et nyt molekyle afledt af sjældne jordelementer, som rapporteret i deres brev til tidsskriftet Nature. Efter at have lavet et spring på 56 grader var de kun 17 grader fra temperaturen i flydende nitrogen.
Der er dog også andre problemer. For faktisk at kunne lagre individuelle datamængder, skal molekylerne fastgøres til overflader. Dette er allerede opnået med enkeltmolekylmagneter i fortiden, men ikke for den seneste generation af højtemperaturmagneter. På samme tid er denne virkning allerede blevet påvist på enkeltatomer, der er fastgjort på overfladen.
Salgsfremmende video:
Den ultimative test er demonstrationen af ikke-destruktiv læsning af information fra individuelle atomer og molekyler. Dette mål blev opnået for første gang i 2017 af et team af forskere fra IBM, der demonstrerede den mindste magnetiske lagerenhed bygget med en monatomisk magnet.
Uanset om monatomiske og enkeltmolekylære hukommelsesenheder rent faktisk vil blive anvendt i praksis og blive udbredte, kan resultaterne af grundlæggende videnskab i denne retning imidlertid ikke anerkendes som blot fænomenal. Syntetiske kemi-metoder, der er udviklet af forskningsgrupper, der arbejder med enkeltmolekylmagneter, giver i dag mulighed for at skabe molekyler med individuelle magnetiske egenskaber, der finder anvendelse i kvanteberegning og endda inden for magnetisk resonansafbildning.
Igor Abramov