Китайские ученые стремятся создать революционный тип жесткого диска на основе органических материалов, но остается множество неизвестных.

Китайские исследователи работают над созданием молекулярных жестких дисков с высокой емкостью. Эти диски используют органометаллические молекулы для повышения плотности хранения данных и эффективности. Электронно-оптический зонд атомного силового микроскопа используется для чтения и записи молекулярных данных.

Китайские ученые изучают потенциал органических материалов для разработки нового типа жесткого диска, который может хранить до шести раз больше информации по сравнению с современными механическими моделями. Традиционные жесткие диски хранят данные в двоичной форме, полагаясь на магнитизированные области для представления единиц и нулей, что ограничивает их емкость. Молекулярные жесткие диски преодолевают эту проблему за счет использования самосборных монослоев органометаллических комплексов молекул, таких как Ru X LPH, для значительного увеличения плотности хранения данных при сохранении сверхнизкого потребления энергии (2,94 пикаватта на бит).

Ключевым компонентом работы молекулярных жестких дисков является проводящий зонд атомного силового микроскопа (C-AFM), который служит механическим устройством для записи и чтения данных. Зонд применяет локальные напряжения к самосборному монослою, вызывая окислительно-восстановительные реакции в молекулах Ru X LPH. Наноразмерная разрешающая способность зонда обеспечивает точный контроль над состояниями проводимости молекул, что позволяет хранить несколько битов информации на чрезвычайно малой площади.

Еще одним преимуществом молекулярных жестких дисков является улучшенная безопасность. В отличие от традиционных накопителей данных, которые требуют отдельных механизмов шифрования, молекулярные жесткие диски обладают встроенным XOR-шифрованием на молекулярном уровне. Эта функция позволяет безопасно кодировать и извлекать данные без дополнительного оборудования, снижая уязвимость к киберугрозам. Ученые продемонстрировали это, закодировав и зашифровав изображение размером 128x128 пикселей, что подтвердило способность системы безопасно хранить и извлекать данные.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Авторы говорят, что будущие работы будут направлены на улучшение миниатюризации, увеличение состояний проводимости и решение проблем чувствительности к условиям окружающей среды.

Blocks & Files отмечает интересный момент: «Ресурс зонда атомного силового микроскопа в режиме прерывистого соприкосновения (таппинг-режим) составляет 50–200 часов, тогда как в режиме непрерывного соприкосновения он снижается до 5–50 часов. Если не будет создан долговечный зонд C-AFM, это станет фатальной проблемой для концепции молекулярных жестких дисков. Вторая проблема заключается в том, что устройство имеет сверхнизкое энергопотребление на уровне пикаватт на бит, но это относится только к чтению и записи, а не к вращению диска, которое потребует больше энергии».