Молекулярная память

Новые методы организации слоев вещества позволили ученым использовать только один слой молекул изолятора, что потенциально упрощает производство молекулярной памяти. Источник: Christine Daniloff/MIT

Международный коллектив ученых под руководством научного сотрудника Массачусетского политехнического института Джагадеша Мудеры открыл новый способ создания молекулярной памяти, в которой роль носителя единицы данных играет молекула. Благодаря открытию технология, опирающаяся на этот принцип, перестанет быть предметом лабораторных исследований и сможет использоваться в центрах обработки данных, причем стоимость производства устройств хранения станет ниже.

Базой для предложения стали молекулы нового вещества, предложенного химиками индийского Института научного образования и исследований. На их основе ученые создали магнитную память, состоящую из меньшего числа слоев материала, то есть более тонкую и менее дорогую. Кроме того, эта память работает при приемлемой температуре окружающей среды. Индивидуальные потребители и корпоративные заказчики смогут получить устройства хранения удельной емкостью в тысячу терабайт на квадратный дюйм.

«Такие устройства вряд ли можно будет увидеть в коммерческой продаже раньше, чем через пять, а то и все десять лет», — признал Мудера. Результаты работы опубликованы в журнале Nature. Для доведения работы до коммерческого образца потребуется выполнить еще целый ряд проектов, в том числе химические исследования и доработку архитектуры устройств хранения нового типа.

«Но мы уже имеем достаточно отчетливое представление о направлении исследований», — отметил Мудера.

В молекулярной памяти элементом хранения является молекула, индивидуальные магнитные состояния которой обозначают нули и единицы. Метод позволяет хранить больший объем данных в меньшем пространстве, нежели современные жесткие диски.

Ранее в устройствах молекулярной памяти слой молекул, используемых собственно для хранения, так называемый изолятор, располагался между двумя слоями вещества с определенным магнитным зарядом, называемыми магнитными электродами. Изменение соответствующей магнитной ориентации этих электродов изменяло электропроводность слоя молекул между ними. Два уровня электропроводности обозначали нули и единицы.

Индийские исследователи предложили использовать молекулы нового типа, установив, что их электропроводность может изменяться под воздействием всего одного ферромагнитного электрода. Это означает, что в качестве другого слоя может использоваться обычный электрод из металла.

Такой элекрод дешевле в производстве, но он также реагирует на изменения состояния индивидуальных молекул, хранящих данные. Следовательно, он может занять место датчиков, которые сейчас устанавливаются на острие головки считывающего механизма для магнитных дисков. Таким образом, в устройстве хранения можно будет отказаться от движущихся элементов, а число циклов записи останется большим. Число циклов записи для жестких дисков сейчас обычно намного превышает число циклов записи на современные флэш-накопители. Это одно из соображений, по которым предприятия не торопятся с внедрением устройств хранения на флэш-памяти.

Новые молекулы и методы организации слоев позволили ученым использовать только один слой молекул изолятора, что потенциально упрощает производство молекулярной памяти. Ранее применялись пять или шесть слоев молекул, которые требовалось совместить друг с другом для адекватного функционирования. Выполнение этой операции увеличивало затраты на производство.

И, наконец, новые разработки должны привести к большей стабильности работы систем хранения, которые будут менее требовательны к охлаждению. Ранее образцы молекулярной памяти в лабораториях требовалось охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю. Устройства, основанные на новых молекулах, смогут работать при нулевых температурах по Цельсию, то есть при температуре замерзания воды. Это обстоятельство внушает Мудере оптимизм в отношении дальнейшего совершенствования технологии таким образом, чтобы устройства будущего могли работать в температурных условиях, создаваемых в помещениях обычных ИТ-отделов. Иными словами, речь идет о сохранении данных при нагревании даже до температуры, близкой к 100 градусам Цельсия.

Располагая достаточными средствами для дальнейших исследований, ученые в ближайшие годы могли бы предложить новые типы молекул, а также способы работы с ними, не приводящие к их уничтожению, поскольку новые вещества могут быть даже более хрупкими, нежели элементы, используемые в устройствах хранения сейчас.

Современные проверенные временем накопители на жестких дисках могут иметь большую емкость, чем полагали ученые, отметил Мудера. Спрос будет стимулировать исследования, направленные на совершенствование всех типов памяти.

«Решение найдет только тот, кто ищет», — напомнил Мудера.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями