Magnetičtí ježci z germanidu manganu mohou extrémně zvýšit kapacitu disků  
Čelit záplavě dat dnešní doby není snadné. Soudobé disky jsou na hraně svých možností a musíme hledat nové materiály. V tenkých filmech germanidu manganu vznikají velice zajímavé magnetické nanostruktury ve tvaru ježčích bodlin, co jsou pětkrát menší než dnešní magnetické bity. K aplikacím je ještě daleko, ale je to prý slibné.
Jaká bude nová generace harddisků? Kredit: CC0 Public Domain.
Jaká bude nová generace harddisků? Kredit: CC0 Public Domain.

O současné kapacitě harddisků by se lidem před deseti, dvaceti lety ani nesnilo. Souběžně s kapacitou disků se ale zvětšuje i množství dat, která je nutné ukládat. Nebo spíše ještě rychleji. Řada výzkumných týmů pracuje na nových materiálech a technologiích, které by nám s tou záplavou dat pomohly.

 

Tým americké Ohio State University nabízí jako řešení magnetické struktury, které na atomární úrovni připomínají ježčí ostny. Jejich využití by mohlo přinést dramaticky větší kapacitu disků, což by na nějaký čas zachránilo datacentra i běžné uživatele.

Jay A. Gupta. Kredit: Ohio State University.
Jay A. Gupta. Kredit: Ohio State University.

 

Jay Gupta a jeho kolegové použili speciální magnetický mikroskop, aby zviditelnili struktury neobvyklého materiálu z germanidu manganu, co vznikají, když se z něj vytvoří tenký film. Na rozdíl od běžných magnetů, jako je třeba železo, vznikají v germanidu manganu „šroubovice“, které jsou podobné DNA. Materiáloví vědci v nich objevili celou novou zoo magenetických nanostruktur, kterým říkají „hedgehogs“, „anti-hedgehogs“, „skyrmions“ nebo „merons“. Přitom jsou mnohem menší, než dnešní magnetické struktury v harddisku.

 

Jak upozorňuje Gupta, tuhle novou magnetickou havěť je možné užít k vývoji nové generace zařízení pro ukládání dat. Dnešní technologie tohoto typu jsou na hranici svých možností. Proto je nutné hledat nové materiály, do nichž bychom mohli nacpat větší objem dat.

Logo. Kredit: Ohio State University.
Logo. Kredit: Ohio State University.

 

Badatelé pracovali s upraveným řádkovacím tunelovým mikroskopem. Díky němu získali snímky magnetických struktur s rozlišením na atomy. Mimo jiné si všimli, že v určitých oblastech tyto struktury připomínají bodliny ježků. Jsou to ale samozřejmě nanobodliny a jejich průměr činí asi 10 nanometrů. Dnešní magnetické bity v disku mají tloušťku asi 50 nanometrů, lidský vlas nějakých 80 tisíc nanometrů.

 

Výzkum rovněž odhalil, že nanobodliny germanidu manganu lze manipulovat pomocí elektrického proudu či magnetických polí. Podle Guptova týmu to naznačuje, že by zapisování a čtení dat s takovým materiálem spotřebovalo mnohem méně energie než v soudobých discích. Gupta věří, že magnetičtí ježci mají ohromný potenciál. Zároveň ale zdůrazňuje, že ještě bude nutné udělat spoustu výzkumu a pořádně pochopit povahu tohoto materiálu. Je to prý ale vážně slibné.

 

Literatura

Ohio State University 17. 12. 2021.

Science 374: 1484–1487.

Datum: 17.12.2021
Tisk článku

Související články:

Do nejmenšího harddisku světa se zapisuje atom po atomu     Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2016)
Průlom: Magnetické harddisky vstupují na úroveň jednotlivých atomů     Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2017)
Průlom se zmraženým harddiskem: 5300 filmů na poštovní známce     Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2017)
Největší harddisky ve vesmíru? Černé díry by mohly být jako hologramy     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2020)
Průlom v 5D optických technologiích ukládání dat: 500 TB na disk velikosti CD     Autor: Stanislav Mihulka (02.11.2021)



Diskuze:

Asi toto

Petr Golich,2021-12-19 22:12:37

https://www.aldebaran.cz/bulletin/2018_31_sky.php

Odpovědět

Zajímavý článek o nových cipech

Petr V,2021-12-19 13:32:16

https://www.nextbigfuture.com/2021/12/vertical-semiconductor-breakthrough-for-85-less-energy-usage.html#more-174081

Odpovědět

Radomír Voráček,2021-12-18 08:39:42

Článek je zajímavý, ale mně by zajímalo jak pokročil výzkum v oblasti bezpečného dlouhodobého ukládání dat.

Odpovědět


Re:

Vojtěch Kocián,2021-12-19 14:31:05

Mezi souvisejícími články máte relativně nový o pokroku v zápisu do křemenného skla. Stručně shrnuto: Obrovská kapacita na jednotku objemu, skvělá trvanlivost. Oproti tomu vysoká cena zařízení (femtosekundový laser) a rychlost zápisu na úrovni prvních CD vypalovaček. Ještě to není připravené pro běžné použití, ale vývoj probíhá.

Odpovědět


Re: Nijako

Vladimír Bzdušek,2021-12-19 21:01:39

Z hľadiska drobného koncového domáceho užívateľa stále horšie. Kvalita a spoľahlivosť HDD ide dolu vodou (primárne s hustotou záznamu), trochu pomôže NAS alebo jej USB obdoba. Ale tiež asi len dočasne. (Kde zoberiete po čase kompatibilný náhradný disk?). Najdôležitejšie dáta som pálil na DVD-RAM prvej generácie. Ešte mám nejakú zásobu. Tie mi zatiaľ ešte nikdy nezlyhali. Mechaniky ale asi tiež zaniknú ... Nakoniec asi ostane len papier, ak sa aj ten nebude z eko-dôvodov vyrábať ako samodeštrukčný ... (Pre zaujímavosť, moje úplne prvé pálené CDR značky Sentinel má vyše 25 rokov a je bez problémov čitateľné - občas ho preskúšam. O čom to asi svedčí?)
Čo sa týka webových úložísk, okamžitá spoľahlivosť je síce vynikajúca, ale akým smerom to naberie spád dlhodobo, vie len PánBoh. Vo veľkých data centrách vraj už ľudia nestíhajú ani ručne meniť disky v poliach, nasadia robotov? (Ja som prevádzkoval diskové polia s celkovým počtom cca 50 HDD najspoľahlivejších typov, a disk sa menil cca raz mesačne. Polovica z nich sa síce dala ešte oživiť-preformátovať, ale späť sa nasadiť už z bezpečnostných dôvodov nemohli)

Odpovědět


Re: Re: Nijako

Jan Přibyl,2021-12-20 18:23:17

Dobrý den.

V něčem se souhlasit dá. Třeba v tom, že spolehlivost disků jde dolů v ruce s kapacitou.

Ale často jde i o špatné použití disků. Ono když má disk udávanou spolehlivost 1200000 MTBF, tak to neznamená, že jeden kus disku poběží bez závady 136 let.
Je to vlastně statisticky akumulovaná provozní doba nějakého vzorku disků a předpokládá se, že ty disky používáte k tomu k čemu jsou určené a po skončení životnosti měníte za jiné.

Například u běžného disku je určená životnost zpravila na 2 roky a ještě se tam nejspíš nepočítá s trvalým během.

Naopak u enterprise disků se počítá například s životností 5 let při nepřetržitém provozu.
Kdyby nám enterprise disky odcházely v tom tempu co říkáte, tak neděláme nic jiného, než že měníme disky.

Ve skutečnosti disky měníme poměrně zřídka.

Když si ovšem někdo pořídí NASku a naplní si ji lacinými disky pro desktopy, tak se pak není čemu divit.

Myslím, že někteří velcí hráči provozující datová centra toto dělají také. Prostě si spočítali, že měnit laciné disky jak na běžícím páse se jim vyplatí a pro jejich použití ty disky stačí.

Trend je ovšem stejně posun k SSD. Dnes už někteří výrobci do vyšších modelů diskových úložišť točivé disky vůbec nenabízí a dají se pořídit pouze allflash. U SSD je spolehlivost úplně někde jinde, než u klasických disků.

Co se týká osobních dat doma, tak hledat to nejtrvanlivější medium nemá smysl. Za nějaký čas na to nebudou mechaniky, změní se sběrnice v počítačích, nebude kam mechaniku připojit atd.
Např. funkční životnost CD/DVD mechaniky je často nižší, než trvanlivost toho starého CDčka.
Já nedávno dostal něco na DVD a docela dlouho jsem sháněl de to přečíst. Už to niko v PC nemá a vyhrabávat a zprovozňovat nějakou starou krabici je pruz.

Spíš doporučuji data průběžně kopírovat na aktuální/moderní nosiče a samozřejmě na více kusech/místech. Kdo s tím nemá problém, může si data hodit na cloud + mít někde doma zálohy fyzickou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Nijako

Vojtěch Běhunčík,2021-12-20 19:05:00

"Trend je ovšem stejně posun k SSD. Dnes už někteří výrobci do vyšších modelů diskových úložišť točivé disky vůbec nenabízí a dají se pořídit pouze allflash. U SSD je spolehlivost úplně někde jinde, než u klasických disků."
Jak dlouho vydrží data na disku magnetickém a SSD ve stavu bez napájení?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nijako

Jan Přibyl,2021-12-21 11:16:58

To netuším. To je tak nedůležitý parametr, že jsem ho ještě nikdy nikde neviděl napsaný a nikdy ho niko neměl potřebu řešit :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nijako

Jan Novák9,2021-12-21 12:21:28

U magnetického disku vyzkoušeno přes 10 let, u SSD víc než rok - v obou případech žádný problém. Ovšem srovnáváte různé věci. 10 let starý magnetický disk je úplně jiné zařízení než to co koupíte dnes. Stejně tak SSD.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nijako

Vojtěch Běhunčík,2021-12-21 18:17:31

Nejde mi o hardware (typ disku), ale o data na tom HW uložená - tedy o spolehlivosti jejich uchování.

Odpovědět


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace