Un equipo de investigación compuesto por muchas universidades de China publicó recientemente un artículo en la conocida revista Nature Communications en el que presenta un disco duro revolucionario basado en materiales orgánicos. Este nuevo disco duro puede almacenar hasta 6 veces más datos en comparación con los discos duros tradicionales actuales.
Los discos duros tradicionales se basan principalmente en formas binarias para almacenar datos, como el uso de áreas magnetizadas para representar 1 y 0, o el uso de niveles alto y bajo para representar 1 y 0, lo que limita la capacidad de almacenamiento final del disco duro.
Los discos duros moleculares construidos con materiales orgánicos utilizan monocapas moleculares compuestas organometálicas autoensambladas (RuXLPH) para superar este problema y pueden lograr un rendimiento de almacenamiento de 96 estados, lo que permite el almacenamiento de datos de 6 bits y operaciones de cifrado XOR in situ, aumentando así significativamente la densidad de datos y manteniendo un consumo de energía ultrabajo. El consumo de energía probado es de sólo 2,94 picovatios por bit (1pW=10 -12W)
Un componente clave en el funcionamiento de este disco duro molecular es una sonda conductora de microscopio de fuerza atómica (C-AFM), que actúa como cabezal de lectura y programación mecánica. La sonda aplica un voltaje local a la capa autoensamblada, lo que desencadena reacciones redox en las moléculas de RuXLPH.
La resolución a nanoescala de la sonda puede controlar con precisión el estado de conductancia de las moléculas, lo que permite el almacenamiento de varios bits en un espacio muy pequeño. Este disco duro molecular también es mejor en términos de seguridad porque no requiere cifrado por separado. El disco duro molecular utiliza cifrado XOR in situ a nivel molecular, lo que permite funciones seguras de codificación y recuperación de datos sin necesidad de hardware adicional.
Abajo: Las imágenes del mural de las Grutas de Mogao están cifradas in situ en un disco duro molecular basado en RuXLPHSAM.
El equipo de investigación dijo que el trabajo futuro se centrará en mejorar la miniaturización, aumentar los estados de conductividad y abordar problemas de sensibilidad ambiental. Si finalmente se puede hacer realidad un disco duro molecular de este tipo, debería ayudar a aliviar las crecientes necesidades de almacenamiento de datos del mundo actual.
Además, después de leer el artículo, el sitio web de la industria del almacenamiento presentó un nuevo punto de vista, es decir, la vida útil de C-AFM. La vida útil actual de la sonda del microscopio de fuerza atómica es de 50 a 200 horas en modo de golpeteo intermitente y de 5 a 50 horas en modo de golpeteo continuo. Por lo tanto, para realizar este tipo de disco duro molecular, es necesario investigar y fabricar sondas microscópicas con una vida más larga.
Resumen del artículo:
La memoria orgánica se considera un candidato prometedor para el archivado masivo de datos debido a su pequeño tamaño, alta velocidad y largo tiempo de retención. Para cumplir con los requisitos de bajo consumo de energía y almacenamiento de información de alta seguridad, diseñamos una solución conceptual de lógica de disco duro molecular que puede realizar cifrado in situ de datos masivos dentro del rango de consumo de energía de pW/bit.
Beneficiándose del mecanismo de acoplamiento de reacciones redox equilibradas y deriva local de iones, la unidad HDD básica compuesta por aproximadamente 200 moléculas RuXLPH autoensambladas en una configuración SAM de una sola capa se somete a un mecanismo de conductancia único con características de conmutación continua, simétrica y de baja potencia.
Se logró un rendimiento de almacenamiento de 96 estados en la muestra RuXLPHSAM, lo que permite el almacenamiento de datos de 6 bits y operaciones de cifrado XOR adicionales de una sola unidad. El cifrado bit a bit in situ de imágenes murales de Mogao Grottoes almacenadas en discos duros moleculares se demostró realizando operaciones XOR de una sola unidad en información de píxeles.
Dirección del artículo: https://www.nature.com/articles/s41467-025-57410-8
Los miembros del equipo de investigación provienen de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, la Facultad Técnica y Vocacional de Jinhua, la Academia China de Ciencias, la Universidad Normal de Shanxi, la Universidad de Jilin, la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China y la Universidad Sun Yat-sen.