Общ

Първият високотемпературен едномолекулен магнит може да революционизира капацитета за съхранение на твърдия диск


В днешния цифров свят една от най-належащите технологични потребности е да се намерят повече и по-ефективни начини за съхранение и обработка на цифрова информация.

Неотдавнашното откритие на първия в света високотемпературен едномолекулен магнит (SMM) отваря врати за бъдещи вълнуващи разработки при масивно увеличаване на капацитета за съхранение на твърди дискове, без да се увеличава физическият им размер.

Преди публикуването на изследването Магнитна хистерезис до 80 Келвина в монопроцесен магнит с дипрозиев металоцен, воден от професор по химия Ричард Лейфийлд от Университета в Съсекс, Англия, беше възможно да се синтезират само едномолекулни магнити с блокиращи температури, които бяха достига се чрез охлаждане със значителен скъп и оскъден течен хелий.

Екипът от университета в Съсекс в сътрудничество с университета Sun-Yat Sen в Китай и университета Jyväskylä във Финландия съобщи за нов едномолекулен магнит (SMM), който е вид материал, който запазва магнитната информация до характерно блокиране температура.

В статията, публикувана в списанието Наука, учените обясняват как успешно са проектирали и синтезирали първата SMM с блокираща температура над 77 K, точката на кипене на течния азот, която е едновременно евтина и лесно достъпна.

"Едномолекулните магнити са здраво заклещени в режим на температура на течния хелий (–196 ° C) в продължение на повече от четвърт век. Преди това предложихме план за молекулярната структура на високотемпературен SMM, сега сме усъвършенствали нашата дизайнерска стратегия до ниво, което позволява достъп до първия такъв материал “, каза професор Ричард Лейфийлд.

SMM са молекули с характеристиката да запомнят посоката на магнитно поле, което е приложено към тях през относително дълги периоди от време, след като магнитното поле е изключено. Това прави възможно записването на информация в молекули.

„Новият ни резултат е крайъгълен камък, който преодолява основната пречка за разработването на нови материали за съхранение на молекулярна информация и ние сме развълнувани от перспективите за по-нататъшно развитие на полето“, каза професор Лейфийлд.

Първи високотемпературен едномолекулен магнит

Според Резюмето, едномолекулните магнити (SMMs), съдържащи само един метален център, могат да представляват долната граница на размера за материали за съхранение на магнитна информация на базата на молекули. Понастоящем всички SMM се нуждаят от охлаждане с течен хелий, за да покажат ефекти на магнитната памет.

Учените съобщават за химическа стратегия за достъп до диспрозиевия металоценов катион, който показва магнитна хистерезис над температурите на течен азот. Според резюмето температурата на магнитното блокиране на тБ. = 80 K за този катион преодолява съществена бариера пред развитието на наномагнитни устройства, които функционират при практически температури.

Разбиране на молекулярния магнетизъм

Нови прозрения от изчисления

Новото диспрозиево металоценово съединение е кулминацията на няколко години научни изследвания. Според учените проектът изисква разработването на нови подходи в химията на органометални лантаниди, както и задълбочени прозрения за връзката между микроскопичната електронна структура и магнитните свойства на изследваните системи.

"Изчислителните методи, базирани на квантовата механика и теорията на относителността, играят важна роля при характеризирането и проектирането на нови едномолекулни магнити. Големите изчислителни ресурси, които са налични днес, са позволили например да се изясни взаимодействието между кристалните вибрации и електронните структура на молекулите, изследвани в настоящата работа, "обяснява постдокторантът Аксели Мансикамяки от катедрата по химия на Университета в Ювяскюла.

Технологични приложения за едномолекулен магнит (SMM)

Едномолекулните магнити имат потенциал за важни приложения като цифрови носители с висока плътност, както и части от микропроцесори в квантовите компютри. Разработките на практически приложения досега са откривали предизвикателства, тъй като едномолекулните магнити работят само при изключително ниски температури.

Според изследването техните присъщи свойства на паметта често изчезват, ако се нагряват с повече от няколко градуса над абсолютната нула (-273 ° C). Първият SMM обаче може да промени това, което позволява напредък в квантовите изчисления.

Квантовите изчисления са изчисленията, които използват квантово-механични явления като суперпозиция, заплитане и смущения.

Квантовите компютри и квантовата механика обясняват д-р Талия Гершон от IBM, старши мениджър в Quantum Research

Актуализация на квантовите компютри 2018 от футурист и автор Кристофър Банат

Според Кристофър Банат с времето Intel може да произвежда малки квантови процесори, съдържащи хиляди или милиони кубита. "За разлика от конвенционалните микропроцесори, те все още ще трябва да са супер студени до почти абсолютна нула", казва Барнат.

Британско-финландско-китайско сътрудничество

Едномолекулният магнит, който ще играе толкова важна роля в бъдещето на квантовите изчисления, е резултат от координираните усилия на три университета.

Синтетичната работа и характеризирането на получените съединения се извършва от изследователската група на професор Лейфийлд, докато магнитните измервания се извършват в университета Сун Ятсен под ръководството на професор Минг-Лианг Тонг. Постдокторантът Аксели Мансикамяки извърши теоретични изчисления и анализи в Катедрата по химия на Университета в Ювяскюла.

Проучването също така дава прозрения и пътна карта за това как допълнително да се подобрят магнитните свойства на SMM и как да се доближат вълнуващи технологични приложения, включително квантовите изчисления до реалността.


Гледай видеото: Spinning Disks: the smallest hard drives compared (Юли 2021).