对于某些人来说似乎有些奇怪,在2020年,人们正在讨论将磁带作为数字数据的存储介质。毕竟,自从上世纪80年代以来在计算中就不常见了。当然,当今唯一相关的存储介质是固态驱动器和蓝光光盘吗?但是,在世界各地的数据中心,大学、银行、互联网服务提供商或政府机关中,就会发现数字磁带不仅很常见,而且必不可少。

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尽管它们比硬盘驱动器和固态存储器等其他存储设备的访问速度慢,但数字磁带具有很高的存储密度。与其他类似大小的设备相比,可以在磁带上保留更多信息,并且它们也可以更具成本效益。因此,对于诸如存档和备份之类的数据密集型应用程序以及广义的大数据所涵盖的任何内容,它们都非常重要。随着对这些应用程序需求的增加,对大容量数字磁带的需求也在增加。

东京大学化学系的Shin-ichi Ohkoshi教授及其团队开发了一种磁性材料,该磁性材料加上特殊的访问方法,可以提供比以往更高的存储密度。材料的鲁棒性意味着数据将比其他介质持续更长的时间,并且新颖的过程在低功耗下运行。另外,该系统的运行成本也非常低廉。

Ohkoshi说:“我们的新型磁性材料被称为epsilon铁氧化物,它特别适合于长期数字存储。当向其写入数据时,代表位的磁态变得可以抵抗可能会干扰数据的外部杂散磁场。我们说它具有很强的磁各向异性。当然,此功能也意味着很难首先要写数据;但是,我们在处理过程的那部分也有新颖的方法。”

记录过程依赖于30——300GHz或每秒数十亿个周期的高频毫米波。这些高频波直接指向ε铁氧化物带,这是此类波的极佳吸收体。当施加外部磁场时,ε氧化铁允许其磁方向(代表二进制1或0)在存在高频波时发生翻转。磁带经过记录头后,数据就被锁定在磁带中,直到被覆盖。

Ohkoshi实验室的项目助理教授Marie Yoshikiyo表示:“这就是我们如何克服数据科学领域所谓的“磁记录三难”的方法。三难困境描述了如何增加存储密度,需要较小的磁性粒子,但是较小的粒子会带来更大的不稳定性,并且数据很容易丢失。因此,我们不得不使用更稳定的磁性材料,并产生一种全新的写入方式对他们而言。令我惊讶的是,该过程也可以实现高能效。”

Epsilon氧化铁还可以在磁记录带之外找到用途。它很好地吸收用于记录目的的频率也是打算用于5G之后的下一代蜂窝通信技术的频率。因此,在不久的将来,当用户使用6G智能手机访问网站时,该网站以及网站背后的数据中心都可能会充分利用epsilon氧化铁。

Ohkoshi说:“我们很早就知道,毫米波理论上应该能够翻转ε氧化铁中的磁极。但是,由于这是一个新发现的现象,我们必须尝试各种方法,然后才能找到可行的方法。尽管实验非常困难且具有挑战性,但第一个成功信号的出现却令人难以置信。我希望我们能在五到十年内看到基于我们新技术的磁带,其容量是当前容量的10倍。”

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