La création d'une nouvelle molécule pourrait aider à développer des disques durs de la taille d'un timbre capables de stocker 100 fois plus de données que la technologie actuelle
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Des chimistes de l'Université de Manchester, au Royaume-Uni, et de l'Université nationale australienne (ANU) ont conçu un nouveau type de molécule capable de stocker des informations à des températures aussi froides que la face cachée de la Lune la nuit, ce qui a des implications majeures pour l'avenir des technologies de stockage de données. Ces résultats pourraient ouvrir la voie à un matériel de nouvelle génération, de la taille d'un timbre-poste, capable de stocker 100 fois plus de données numériques que les technologies actuelles.
La création d'une nouvelle molécule pourrait aider à développer des disques durs de la taille d'un timbre capables de stocker 100 fois plus de données que la technologie actuelle
Des chimistes de l'Université de Manchester et de l'Université nationale australienne (ANU) ont conçu un nouveau type de molécule capable de stocker des informations à des températures aussi froides que la face cachée de la lune la nuit, avec des implications majeures pour l'avenir des technologies de stockage de données.
Les résultats, publiés dans Nature , pourraient ouvrir la voie à un matériel de nouvelle génération de la taille d'un timbre-poste, capable de stocker 100 fois plus de données numériques que les technologies actuelles.
« Le nouvel aimant à molécule unique développé par l'équipe de recherche peut conserver sa mémoire magnétique jusqu'à 100 Kelvin, soit environ moins 173 degrés Celsius, ou aussi froid qu'une soirée sur la lune », a déclaré le co-auteur principal, le professeur Nicholas Chilton, de l'ANU Research School of Chemistry.
Il s'agit d'une avancée significative par rapport au précédent record de 80 Kelvin, soit environ -193 °C. Si elles étaient perfectionnées, ces molécules pourraient condenser de grandes quantités d'informations dans des espaces minuscules.
« The Dark Side of the Moon de Pink Floyd est sorti en 1973. La technologie a beaucoup évolué depuis et aujourd'hui, nous écoutons de la musique via de nouveaux supports numériques tels que Spotify et même TikTok.
Cette nouvelle molécule pourrait ouvrir la voie à de nouvelles technologies capables de stocker environ trois téraoctets de données par centimètre carré. Cela équivaut à environ 40 000 copies CD de l'album The Dark Side of the Moon compressées sur un disque dur de la taille d'un timbre-poste, ou à environ un demi-million de vidéos TikTok.
Alors que nous sommes plus nombreux que jamais à naviguer sur le Web, à parcourir les réseaux sociaux, à diffuser des vidéos et à télécharger des fichiers sur des systèmes basés sur le cloud, la demande pour de nouveaux types d’infrastructures informatiques capables de stocker et de traiter les immenses quantités de données consommées quotidiennement augmente.
Les matériaux magnétiques jouent depuis longtemps un rôle important dans les technologies de stockage de données. Actuellement, les disques durs stockent les données en magnétisant de minuscules régions composées de nombreux atomes qui travaillent ensemble pour conserver la mémoire.
Les aimants à molécule unique peuvent stocker des informations individuellement et n'ont pas besoin de l'aide de leurs voisins pour conserver leur mémoire, offrant ainsi le potentiel de densités de données ultra-élevées.
Mais le défi a toujours été les températures incroyablement froides nécessaires à leur fonctionnement.
« Bien qu'il soit encore loin de fonctionner dans un congélateur standard ou à température ambiante, le stockage de données à 100 Kelvin, soit environ moins 173 degrés Celsius, pourrait être réalisable dans d'énormes centres de données, tels que ceux utilisés par Google », a déclaré le co-auteur principal, le professeur David Mills, de l'Université de Manchester.
« Bien que le nouvel aimant ait encore besoin d'être refroidi bien en dessous de la température ambiante, il est désormais bien au-dessus de la température de l'azote liquide, un liquide de refroidissement facilement disponible, qui est de 77 Kelvin, soit environ moins 196 degrés Celsius.
« Ainsi, même si nous ne verrons pas ce type de stockage de données sur nos téléphones portables pendant un certain temps, cela rend le stockage d'informations dans d'énormes centres de données plus réalisable. »
La clé du succès de ces nouveaux aimants réside dans leur structure unique : le dysprosium, une terre rare, est situé entre deux atomes d'azote. Ces trois atomes sont disposés presque en ligne droite ; une configuration censée améliorer les performances magnétiques, mais qui est aujourd'hui réalisée pour la première fois.
Habituellement, lorsque le dysprosium est lié à seulement deux atomes d'azote, il tend à former des molécules aux formes plus courbées ou irrégulières. Dans la nouvelle molécule, les chercheurs ont ajouté un groupe chimique appelé alcène, qui agit comme une épingle moléculaire et se lie au dysprosium pour maintenir la structure en place.
« À l'ANU, nous avons développé une nouvelle approche théorique pour simuler le comportement magnétique de la molécule, en utilisant uniquement les équations fondamentales de la mécanique quantique, ce qui nous a permis d'expliquer pourquoi cet aimant moléculaire particulier fonctionne si bien par rapport aux conceptions précédentes », a déclaré le professeur Chilton.
« Nous avons pu y parvenir en exploitant les ressources informatiques massives de l'infrastructure informatique nationale de l'ANU et du Pawsey Supercomputing Research Centre en Australie occidentale, y compris leurs grandes banques de nœuds de calcul accélérés par GPU, pour simuler la dépendance temporelle des spins électroniques dans ce matériau moléculaire.
Cela nous a permis d'expliquer pourquoi cette nouvelle molécule, avec son arrangement linéaire d'atomes en son cœur, peut présenter une mémoire magnétique à des températures aussi élevées. Cette molécule servira désormais de modèle pour la conception d'aimants moléculaires encore plus performants, capables de conserver leurs données à des températures encore plus élevées.
« Depuis la sortie de La Face cachée de la Lune il y a plus de 50 ans , la technologie a fait des progrès considérables. Il est passionnant d'imaginer comment les technologies continueront d'évoluer au cours du prochain demi-siècle. »
Cette recherche a été menée conjointement par l’Université de Manchester et l’ANU.