分子存储可提高HDD密度

毫无疑问，在提升存储密度的研究方面，研究人员很快会遇到量子力学的基本限制所导致的壁垒。对于需要在更小物理空间存储越来越多数据的世界来说，这无疑是个坏消息。

但也许分子存储形式会带来改变。德国基尔大学的研究人员表示，他们发现一种方法最终可将传统硬盘的存储密度提高一百倍以上。

这项新技术采用自旋交叉分子来创建潜在的微小的存储单元。与传统HDD一样，这种独特的分子使用其当前的磁性状态来存储数据。为了正常工作，分子必须被放置在稳定的表面，而不会妨碍其保存信息。基尔大学研究人员声称，他们不仅将自旋交叉分子放在可靠的平面平台，而且通过使用以前被视为阻碍的特定相互作用已经提高了潜在最大存储容量。

向前迈进一步

存储密度方面的最新进展让存储介质的物理尺寸显著缩小，同时容量在不断提升。基尔大学实验和应用物理研究所的研究小组成员Manuel Gruber最近指出，现在典型硬盘驱动器的单个位仅消耗大约10*10纳米的物理空间。然而，随着数据存储需求持续飙升，即使是当今高密度存储介质也无法跟上日益增长的设备小型化的步伐。更糟糕的是，专注于当前方法的存储研究人员正开始想办法对抗看似无法穿透的量子力学壁垒。

为了应对这些趋势，基尔大学研究人员开始将存储科学带回到最基本的水平，使用仅1平方纳米的分子。通过这种方法，单个位可被编码到比目前小一百倍的区域。这意味着理论上来说，分子存储可将传统硬盘驱动器的密度提高一百倍以上。

多学科项目

基尔大学研究人员于2014年开始研究分子存储技术。Gruber称：“这个项目涉及来自不同领域的大量团队，包括物理学、化学和材料科学。”该项目的重点是了解和改善分子交换属性。他解释说：“我们想要了解，在长期来看，分子机制可实现不同类型的应用，从数据存储到医疗应用。”

Gruber表示：“分子数据存储是我们发现的一种潜在应用。我们做了概念验证，但我们没有开发这项技术。”这些研究人员正在进行新的实验，他们试图了解分子机制的原理，这甚至可能会带来更好的交换机。

三位状态

这种新的分子存储可在高磁场状态和低磁场状态之间切换，也可以旋转45度。当用于存储时，这种设备可以三种状态显示信息：0、1和2。

Gruber解释说：“对于标准硬盘，磁盘是分区的。磁盘的小部分对应一个位。”根据相关磁场的方向的不同，位以0或1的形式存储在磁盘。Gruber称：“我们的系统不同，信息可存储在单个分子中，大约1纳米大小，这比标准位要小得多。此外，我们有三个可能的状态，我们可以用0、1和2，因此，存储密度可能会显著增加。”

在这方面，研究人员面临的最大挑战是找到合适的分子以及表面平台，并需要开放出一种方法将这两种易损元素连接在一起，使其能够正确有效地工作。化学家团队最终能够合成一类特殊的磁性分子。Gruber及合作伙伴Sujoy Karan在内的物理学家随后可将该分子放在稳定的氮化铜表面。

目前分子存储在非常低的温度(4开尔文)下位非挥发性，Gruber指出：“然而，在室温下存储可能会挥发，对于这一点，我们还没有完全了解。”

展望未来

在该存储介质用于实验室之外前，研究人员还必须克服很多障碍。Gruber称：“例如，我们使用极端的实验条件：超高真空环境和非常低的温度。这是为了确保环境不会影响我们的测量;否则，我们对该系统的理解会有偏差。”

分子存储技术的商业化部署仍有数年之遥。Gruber指出：“现在我们很难给出估计时间，但我可以说，未来十年我们都无法预见任何商业用例。”邹铮译