分子磁體具備超高數據存儲潛能

科技日報北京6月25日電 （記者張夢然）英國曼徹斯特大學與澳大利亞國立大學的化學家合作設計出一種分子磁體，催生出可在極小空間內存儲海量數據的新技術，能讓郵票大小硬盤存儲量提升百倍，且可在更高的環境温度下穩定地存儲信息。這一突破性成果發表於最新一期《自然》雜誌，為未來超高密度、超微型化的數據存儲技術開闢了全新路徑。

這項研究的關鍵其實是一種性能優異的單分子磁體。它能在100開爾文（約-173℃）的温度下保留磁記憶，比此前紀錄提升了20開爾文。研究人員指出，若進一步優化，這種分子有望在更小的空間內存儲海量數據。據估算，其理論存儲密度可達每平方釐米約3TB，相當於將4萬張專輯或50萬個TikTok視頻壓縮至一張郵票大小的設備中。

隨着互聯網用户對社交媒體、流媒體和雲服務的需求激增，發展更高效的信息存儲與處理技術變得日益迫切。傳統硬盤依賴由多個原子組成的磁化區域來記錄數據，而單分子磁體則能以單個分子為單位獨立存儲信息，具備實現超高數據密度的巨大潛力。

然而，這類材料通常需要極端低温才能維持磁穩定性，這限制了其實用性。此次研究表明，在100開爾文下運行已成為可能。雖然尚未達到室温應用標準，但已高於液氮的冷卻温度（77開爾文），這為數據中心等大型設施的實際部署提供了可行性。

該分子的核心結構獨特：一個稀土元素鏑原子被兩個氮原子幾乎呈直線排列地夾在中間。研究人員通過引入一種名為“烯烴”的化學基團作為“分子釘”，固定了原本容易彎曲或變形的結構，從而顯著增強了磁性能。

在理論研究方面，研究人員利用量子力學基本方程，結合澳大利亞超級計算中心的強大算力，模擬了電子自旋的時間演化過程，揭示了該分子為何能在相對較高温度下保持磁記憶。

這一發現不僅解釋了線性結構對提升磁性能的重要性，也為未來設計更高温適用性的分子磁體提供了藍圖。

當前，傳統硬盤因物理極限面臨容量瓶頸。而本文中的成果，極大提升空間利用效率，是數據存儲領域的一次重大突破。儘管其目前仍需低温運行，但已經擁有了在數據中心等可控温度環境中應用的前景。此外，這一結構設計和理論模擬，揭示了提升分子磁性的關鍵機制，也為後續開發適用於更高温甚至室温的分子磁體技術提供了清晰路徑。可以説，該成果有望深刻影響未來計算與數據管理方式。