Dagli smartphone ai supercomputer, la crescente necessità di dispositivi più piccoli e più efficienti dal punto di vista energetico ha reso l'archiviazione dei dati a densità più elevata una delle ricerche tecnologiche più importanti.

Ora gli scienziati dell'Università di Manchester hanno dimostrato che l'archiviazione dei dati con una classe di molecole note come magneti a molecola singola è più fattibile di quanto si pensasse in precedenza.

La ricerca, guidato dal dottor David Mills e dal dottor Nicholas Chilton, della Scuola di Chimica, viene pubblicato in Natura . Essa mostra che l'isteresi magnetica, un effetto memoria che è un prerequisito di qualsiasi memorizzazione dei dati, è possibile in singole molecole a -213 °C. Questa è estremamente vicina alla temperatura dell'azoto liquido (-196 °C).

Il risultato significa che l'archiviazione dei dati con singole molecole potrebbe diventare una realtà perché i server di dati potrebbero essere raffreddati utilizzando azoto liquido relativamente economico a -196°C invece di elio liquido molto più costoso (-269°C). La ricerca fornisce una prova del concetto che tali tecnologie potrebbero essere realizzabili nel prossimo futuro.

Il potenziale per l'archiviazione dei dati molecolari è enorme. Per inserirlo in un contesto di consumo, le tecnologie molecolari potrebbero memorizzare più di 200 terabit di dati per pollice quadrato, ovvero 25, 000 GB di informazioni memorizzate in qualcosa delle dimensioni approssimativamente di una moneta da 50p, rispetto all'ultimo iPhone 7 di Apple con una memoria massima di 256 GB.

I magneti a singola molecola mostrano un effetto di memoria magnetica che è un requisito per qualsiasi memorizzazione di dati e le molecole contenenti atomi di lantanidi hanno mostrato questo fenomeno alle temperature più elevate fino ad oggi. I lantanidi sono metalli delle terre rare utilizzati in tutte le forme di dispositivi elettronici di uso quotidiano come smartphone, tablet e laptop. Il team ha ottenuto i risultati utilizzando l'elemento lantanide disprosio.

Il dott. Chilton afferma:"Questo è molto interessante poiché l'isteresi magnetica nelle singole molecole implica la capacità di memorizzare dati binari. L'utilizzo di singole molecole per l'archiviazione dei dati potrebbe teoricamente fornire una densità di dati 100 volte superiore rispetto alle tecnologie attuali. Qui ci stiamo avvicinando alla temperatura dell'azoto liquido, il che significherebbe che l'archiviazione dei dati in singole molecole diventa molto più praticabile da un punto di vista economico.'

Le applicazioni pratiche dell'archiviazione dei dati a livello molecolare potrebbero portare a dischi rigidi molto più piccoli che richiedono meno energia, il che significa che i data center in tutto il mondo potrebbero diventare molto più efficienti dal punto di vista energetico.

Per esempio, Google ha attualmente 15 data center in tutto il mondo. Elaborano una media di 40 milioni di ricerche al secondo, con conseguente 3,5 miliardi di ricerche al giorno e 1,2 trilioni di ricerche all'anno. Per gestire tutti quei dati, nel luglio dello scorso anno, è stato riferito che Google aveva circa 2,5 milioni di server in ogni data center e che il numero era destinato a crescere.

Alcuni rapporti affermano che l'energia consumata in tali centri potrebbe rappresentare fino al 2% delle emissioni totali di gas serra del mondo. Ciò significa che qualsiasi miglioramento nell'archiviazione dei dati e nell'efficienza energetica potrebbe anche avere enormi benefici per l'ambiente, oltre ad aumentare notevolmente la quantità di informazioni che possono essere archiviate.

Il dottor Mills aggiunge:"Questo progresso eclissa il record precedente che si attestava a -259 °C, e ci sono voluti quasi 20 anni di sforzi di ricerca per raggiungerlo. Ora siamo concentrati sulla preparazione di nuove molecole ispirate al design di questo documento. Il nostro obiettivo è raggiungere in futuro temperature di esercizio ancora più elevate, funzionando idealmente al di sopra delle temperature dell'azoto liquido.'