ساخت یک مغناطیس مولکولی توسط شیمی‌دان‌ها با قابلیت افزایش ذخیره‌سازی داده‌ها تا 100 برابر

دانشمندان دانشگاه منچستر مولکولی طراحی کرده‌اند که می‌تواند اطلاعات مغناطیسی را در بالاترین دمای ثبت‌شده تا کنون برای این نوع مواد، حفظ کند.
این دستاورد نویدبخش آینده فناوری‌های ذخیره‌سازی داده است، چرا که این گروه تحقیقاتی موفق به ساخت یک مغناطیس تک‌مولکولی شده‌اند که حافظه مغناطیسی خود را تا دمای ۱۰۰ کلوین (۱۷۳-درجه سانتی‌گراد) حفظ می‌کند؛ دمایی که تقریباً برابر با دمای سطح ماه در شب است.
این یافته که در نشریه Nature منتشر شده، پیشرفتی چشمگیر نسبت به رکورد قبلی ۸۰ کلوین (۱۹۳-درجه سانتی‌گراد) به شمار می‌رود. هرچند هنوز فاصله زیادی با دمای معمولی یخچال یا دمای اتاق دارد، ذخیره‌سازی داده در دمای ۱۰۰ کلوین می‌تواند در مراکز داده بسیار بزرگ، مانند مراکز داده گوگل، امکان‌پذیر باشد.
اگر این فناوری به کمال برسد، مغناطیس‌های تک‌مولکولی قادر خواهند بود حجم بسیار زیادی از اطلاعات را در فضاهای بسیار کوچک ذخیره کنند. احتمالاً بیش از سه ترابایت داده در هر سانتی‌متر مربع. یعنی حدود نیم میلیون ویدیو تیک‌تاک که در یک هارددیسک به اندازه یک تمبر پستی جای می‌گیرند.
این تحقیق توسط دانشگاه منچستر رهبری شده و مدل‌سازی محاسباتی آن توسط دانشگاه ملی استرالیا (ANU) انجام شده است.
دیوید میلز، استاد شیمی معدنی دانشگاه منچستر، می‌گوید:
«این تحقیق قدرت شیمیدان‌ها را در طراحی و ساخت مولکول‌هایی با خواص هدفمند نشان می‌دهد. نتایج این پژوهش چشم‌انداز هیجان‌انگیزی برای استفاده از مغناطیس‌های تک‌مولکولی در رسانه‌های ذخیره‌سازی داده فراهم کرده که تراکم ذخیره‌سازی آنها ۱۰۰ برابر محدودیت مطلق فناوری‌های فعلی است.»
«اگرچه مغناطیس جدید هنوز نیاز به خنک‌سازی بسیار پایین‌تر از دمای اتاق دارد، اما دمای آن اکنون بالاتر از دمای نیتروژن مایع (۷۷ کلوین) است که یک خنک‌کننده به‌راحتی در دسترس است. بنابراین، شاید در آینده نزدیک شاهد این نوع ذخیره‌سازی داده در گوشی‌های موبایل نباشیم، اما این فناوری ذخیره‌سازی اطلاعات در مراکز داده بزرگ را ممکن‌تر می‌کند.»
مواد مغناطیسی از دیرباز نقش مهمی در فناوری‌های ذخیره‌سازی داده ایفا کرده‌اند. در حال حاضر، هارددیسک‌ها داده‌ها را با مغناطیسی کردن نواحی کوچکی که از اتم‌های زیادی تشکیل شده‌اند، ذخیره می‌کنند. مغناطیس‌های تک‌مولکولی می‌توانند اطلاعات را به صورت جداگانه ذخیره کنند و نیازی به کمک اتم‌های مجاور برای حفظ حافظه ندارند، که این موضوع پتانسیل افزایش بسیار زیاد تراکم داده را فراهم می‌کند. اما تا کنون چالش اصلی نیاز به دماهای بسیار سرد برای عملکرد آنها بوده است.
کلید موفقیت مغناطیس‌های جدید ساختار منحصر به فرد آنها است که عنصر دیسپروزیم (Dysprosium) در میان دو اتم نیتروژن قرار گرفته است. این سه اتم تقریباً در یک خط مستقیم چیده شده‌اند؛ ساختاری که پیش‌بینی می‌شد عملکرد مغناطیسی را بهبود بخشد، اما اکنون برای اولین بار به صورت عملی تحقق یافته است.
معمولاً وقتی دیسپروزیم فقط با دو اتم نیتروژن پیوند می‌خورد، مولکول‌هایی با شکل‌های خمیده یا نامنظم تشکیل می‌دهد. در این مولکول جدید، محققان یک گروه شیمیایی به نام آلکن (alkene) اضافه کردند که مانند یک سنجاق مولکولی عمل می‌کند و دیسپروزیم را محکم نگه می‌دارد تا ساختار را پایدار سازد.
تیم دانشگاه ملی استرالیا مدلی نظری جدید توسعه داد تا رفتار مغناطیسی مولکول را شبیه‌سازی کند و به این ترتیب بتواند توضیح دهد چرا این مغناطیس مولکولی خاص نسبت به طراحی‌های قبلی عملکرد بهتری دارد.
اکنون محققان قصد دارند از این نتایج به عنوان نقشه راهی برای طراحی مغناطیس‌های مولکولی بهتر استفاده کنند.

لینک خبر :
https://dcnnmagazine.com/news/chemists-create-molecular-magnet-boosting-data-storage-by-100x/