分子磁体具备超高数据存储潜能

科技日报北京6月25日电 （记者张梦然）英国曼彻斯特大学与澳大利亚国立大学的化学家合作设计出一种分子磁体，催生出可在极小空间内存储海量数据的新技术，能让邮票大小硬盘存储量提升百倍，且可在更高的环境温度下稳定地存储信息。这一突破性成果发表于最新一期《自然》杂志，为未来超高密度、超微型化的数据存储技术开辟了全新路径。

这项研究的关键其实是一种性能优异的单分子磁体。它能在100开尔文（约-173℃）的温度下保留磁记忆，比此前纪录提升了20开尔文。研究人员指出，若进一步优化，这种分子有望在更小的空间内存储海量数据。据估算，其理论存储密度可达每平方厘米约3TB，相当于将4万张专辑或50万个TikTok视频压缩至一张邮票大小的设备中。

随着互联网用户对社交媒体、流媒体和云服务的需求激增，发展更高效的信息存储与处理技术变得日益迫切。传统硬盘依赖由多个原子组成的磁化区域来记录数据，而单分子磁体则能以单个分子为单位独立存储信息，具备实现超高数据密度的巨大潜力。

然而，这类材料通常需要极端低温才能维持磁稳定性，这限制了其实用性。此次研究表明，在100开尔文下运行已成为可能。虽然尚未达到室温应用标准，但已高于液氮的冷却温度（77开尔文），这为数据中心等大型设施的实际部署提供了可行性。

该分子的核心结构独特：一个稀土元素镝原子被两个氮原子几乎呈直线排列地夹在中间。研究人员通过引入一种名为“烯烃”的化学基团作为“分子钉”，固定了原本容易弯曲或变形的结构，从而显著增强了磁性能。

在理论研究方面，研究人员利用量子力学基本方程，结合澳大利亚超级计算中心的强大算力，模拟了电子自旋的时间演化过程，揭示了该分子为何能在相对较高温度下保持磁记忆。

这一发现不仅解释了线性结构对提升磁性能的重要性，也为未来设计更高温适用性的分子磁体提供了蓝图。

当前，传统硬盘因物理极限面临容量瓶颈。而本文中的成果，极大提升空间利用效率，是数据存储领域的一次重大突破。尽管其目前仍需低温运行，但已经拥有了在数据中心等可控温度环境中应用的前景。此外，这一结构设计和理论模拟，揭示了提升分子磁性的关键机制，也为后续开发适用于更高温甚至室温的分子磁体技术提供了清晰路径。可以说，该成果有望深刻影响未来计算与数据管理方式。