硬盘制造商计划在未来十年内通过多层堆栈实现120TB的存储容量

硬盘制造商计划在未来十年内通过多层堆栈实现120TB的存储容量 HAMR（热辅助磁记录）技术中的多层记录技术是研究人员旨在大幅提高存储容量的一种新方法。他们计划利用由断裂层隔开的双纳米粒状薄膜来实现这一目标，这样就可以根据各自的磁场和温度在不同的层上分别进行磁记录。通过将 HAMR 平台分为多层，不仅可以提高数据存储容量，而且两层都可以独立存在，有助于数据处理和访问等流程。每个颗粒层都会有各自的居里温度限制，也就是颗粒层从铁磁特性转变为顺磁特性的点。正因为如此，研究人员认为，他们有可能从 10 块硬盘驱动器中实现高达 120 TB 的容量，这是很了不起的，因为现在我们正处于"大数据"时代，对海量存储的需求正在快速增长，尤其是在人工智能领域，训练工作都是围绕海量数据进行的。目前，这只是一个提议，我们还不能确定能否在规定的时间内达到存储基准。不过，这确实表明，在现有的创新步伐下，摆脱传统方法是保证成功的唯一途径。在存储行业，多层媒体设备是前进的方向，但目前在这一领域缺乏研发，因此不会立即得到采用。 ... PC版： 手机版：

上海科技大学研发出高密度光盘技术 可在100层结构中存下200TB数据

上海科技大学研发出高密度光盘技术 可在100层结构中存下200TB数据 上海科技大学的研究人员开发出一种光盘，其数据容量超过 1 petabit，相当于 100 TB 以上。虽然这项技术主要是为企业使用而提出的，但在克服了重大障碍之后，消费者层面也有可能获得这项技术。科学家们通过采用三维平面记录结构，大大提高了光盘的容量。该技术使用了一种高度透明、均匀的光刻胶薄膜，其中掺杂了聚集诱导发射染料，并受到飞秒激光的刺激。这样就可以在一张与 DVD 或蓝光光盘厚度相同的光盘上，以一微米的间距排列数百层。最先进的蓝光光盘最多可支持四层，通常可存储约 100GB的数据。相比之下，研究人员声称，他们的新格式可以在光盘两面各记录 100 层，总容量达 1.6 petabits，或约 200 TB。将许多 Petabit 存储介质堆叠在一起，可将 exabit 数据中心的规模缩小到目前典型规模的一小部分。整合服务器还能大幅降低热量和能耗。此外，利用超大容量光盘还能简化数据迁移过程，最大限度地减少迁移需求。另一个潜在优势是使用寿命长研究人员称，Petabit 光盘的使用寿命可达 50 到 100 年。虽然这种新介质可以与当前的光盘技术兼容，但研究人员尚未开发出快速、经济的驱动器。如果出现了这种驱动器，新光盘存储的数据量就可以与数十个硬盘驱动器、2000 张 PlayStation 5 游戏光盘或类似数量的 4K 蓝光光盘相媲美。除了媒体播放，开发人员还认为，Petabit 光盘还能让个人或家庭拥有数据中心，将所有重要信息存储在家中的一个硬盘上，而不是多个设备和云服务器上。其他新型大容量存储方法也在研究之中。2021 年，南安普顿大学的研究人员提出了一种在玻璃光盘上存储数据的"5D"方法。利用节能激光，该技术可以在 DVD 大小的光盘上存储 500TB 的数据，但还需要提高读写速度。 ... PC版： 手机版：

希捷为未来的120TB硬盘开发双层热辅助磁记录技术

希捷为未来的120TB硬盘开发双层热辅助磁记录技术 希捷最近推出了其Mozaic 3+ 存储平台，该平台为 30TB 硬盘驱动器实施了 HAMR 技术。这家美国存储巨头目前正与索尼合作开发新型 HAMR 写头，以满足技术行业不断增长的存储需求。在不久的将来，希捷可能需要为其 HAMR 产品探索双层磁性介质等未知领域。希捷、NIMS 和东北大学的研究人员最近在《Acta Materialia》上发表了一项研究，提出了一种可在多层配置中工作的 HAMR 存储新方法。通过在同一磁性介质的多层上记录比特，下一代 HAMR 磁头可以实现前所未有的磁区密度，有可能在单个硬盘中提供 60TB 甚至 120TB 的存储空间。研究强调，从工业 4.0 到 5.0 的数字化转型带来了大数据的显著增长，从而导致对数字数据存储的需求增加。硬盘作为数据中心的主要存储设备，继续在行业中发挥着重要作用。随着大型语言模型、人工智能聊天机器人和数据紧缩 ML 算法的兴起，预计未来几年对存储的需求将激增。多层记录在存储行业并不是一个新概念。现在，蓝光和超高清蓝光等光盘可以在单个磁盘上存储两层、三层甚至四层的大量数据。同样，固态硬盘（SSD）中的 NAND 闪存单元可以在同一垂直空间中存储一个以上的比特。虽然过去曾有人提出过多层磁性介质，但实际产品尚未出现在消费市场。新研究提出的解决方案涉及两层 FePt-C 纳米粒状薄膜，中间由具有立方晶体结构的 Ru-C"断裂"层隔开。通过调整 HAMR 磁头施加的磁场和温度水平，两个 FePt-C PMR 薄膜可以在同一垂直空间内可靠地存储不同的比特。研究人员利用磁性测量和热辅助磁记录模拟测试了他们的想法，证明双层存储介质可以在硬盘封装内有效发挥作用。此外，多层介质还能在同一盘片上实现 3 级甚至 4 级磁记录。 ... PC版： 手机版：

中国科学家历时7年开发“超级光盘” 全球首次实现PB量级光存储

中国科学家历时7年开发“超级光盘” 全球首次实现PB量级光存储 中国科研团队在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破性进展上海光机所研究员阮昊手持研究成果存储与人类文明息息相关，大脑就是一个大容量存储器。在AI时代，存储更是智慧的基础。传统商用光盘的最大容量在百GB量级，如今，中国科研团队在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破性进展，全球首次实现PB量级超大容量光存储，1PB相当于1000TB，也相当于100万GB，相当于把数据中心机柜缩小到一张光盘上。中国科学院上海光学精密机械研究所（以下简称“上海光机所”）与上海理工大学等科研单位合作，研究团队利用国际首创的双光束调控聚集诱导发光超分辨光存储技术，实验上首次在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量达PB量级。这对于我国在信息存储领域突破关键核心技术、实现数字经济可持续发展具有重大意义。相关研究成果于2月22日发表在《自然》（Nature）杂志。全世界最前沿的科学难题数据就像石油一样存在地下，什么时候要用数据，什么时候就把它开采出来。“数据的增长还在延续摩尔定律并且飞速发展，预计明年全球会产生175ZB数据，1Z就相当于100万PB。”论文通讯作者、上海光机所研究员阮昊以科研为例，不管是上海光机所的羲和激光装置，还是“中国天眼”，其产生的数据都是海量的。科研数据、财务数据是典型的冷数据，访问频率低。“80%的数据都是冷数据，需要低成本的存储。”阮昊介绍，目前存储的方式有磁存储、光存储和半导体存储。半导体存储适合热数据存储，用于冷数据存储的成本高昂。而光存储技术具有绿色节能、安全可靠、寿命长达50-100年的独特优势，适合长期低成本存储海量数据。然而受衍射极限的限制，信息点无法进一步缩小，导致传统商用光盘的最大容量仅在百GB量级。“在CD、DVD时代，光盘很热，这几十年沉淀了，就是衍射极限突破不了。”阮昊表示。2021年《科学》（Science）发布的全世界最前沿的125个科学问题中，突破衍射极限限制在物理领域高居首位。在信息量日益增长的大数据时代，突破衍射极限、缩小信息点尺寸、提高单盘存储容量成为光存储的不懈追求。1994年，德国科学家Stefan W. Hell教授提出受激辐射损耗显微技术，首次证明光学衍射极限能够被打破，2014年获得了诺贝尔化学奖。经过20多年发展，这一技术已在显微成像、激光纳米直写等领域实现了光学超分辨成果，信息的超分辨写入已经得到了解决。然而，传统染料在聚集状态下极易发生荧光猝灭，造成信息丢失，在纳米尺度下还存在被背景噪声湮没的难题，导致超分辨的信息难以读出，通常依赖电镜扫描的读出方式，限制了超分辨技术在光存储领域中的应用。因此，发展可同步实现超分辨写、超分辨读、三维存储及长寿命介质是10多年来光存储研究领域亟待解决的难题。手握6部“武功秘籍”，坐了7年冷板凳上世纪八十年代，上海光机所干福熹院士开创了我国数字光盘存储技术的研究，研究团队一直深耕光存储领域。但要攻克超大容量超分辨三维光存储，“这个课题太难了，我们一共做了7年，很多人都认为可能做不出来。”阮昊坦言。论文共同第一作者、上海光机所博士后赵苗在上海光机所硕博连读，将这个课题从头坚持到尾，“我当时想，如果我把这件事做出来，我应该能跟别人拉开距离。”前排从左至右：论文通讯作者阮昊，共同第一作者赵苗。为此，阮昊为赵苗配备了一众“高手”重新给他打基础。别人只有1个导师，赵苗却有6个，“就像最顶级的武功秘籍，别人只有一部，我有6部，我一直学。”但研究了三四年仍然没有令人惊喜的结果。“后来想想算了，要不就这么做下去，不行就拉倒。”“不行就拉倒”这句话意味着，如果没有成果，赵苗连硕士文凭也拿不到。在这样的境地下，他仍然坚持科研，白天约不到张江的实验室，就晚上做实验。上海光机所位于上海嘉定，而实验室位于上海张江，赵苗数不清这条路走了多少来回。7年甘坐冷板凳，研究团队最终基于双光束超分辨技术及聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出方面均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量约1.6PB。经老化加速测试，光盘介质寿命大于40年，加速重复读取后荧光对比度仍高达20.5：1。光盘实物照片这是国际上首次实现PB量级的超大容量光存储。“我们的材料是完全透明的，所以能发挥光的优点，可以三维存储。原来一个数据中心的容量就是1PB，现在我们相当于把一个机柜缩小到一张光盘上。”阮昊表示。此次研究成果有助于我国在存储领域突破关键核心技术，将在大数据数字经济中发挥作用。论文审稿人评价称，该研究成果可能会带来数据中心档案数据存储的突破，解决大容量和节能的存储技术难题。“虽然我们在国际上完成了双光束超分辨存储的原理验证，但真正实现产业化还有较长的路要走，产业化还需要大量资金，要解决很多工程性问题。”阮昊表示，比如读出设备要做得更小，读出速度要更快，材料也有优化空间。未来研究团度将加快原始创新和关键技术攻关，推动超大容量光存储的集成化和产业化进程，并拓展其在光显微成像、光显示、光信息处理领域的交叉应用。 ... PC版： 手机版：

中科院上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破

中科院上海光机所等在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破 该团队依托于丰厚的研究基础和创新技术方案，基于双光束超分辨技术及聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量约 1.6 Pbit。经老化加速测试，光盘介质寿命大于40年。 发表在《自然》（Nature）上。

麻省理工学院在有毒气体检测技术方面取得了突破性进展

麻省理工学院在有毒气体检测技术方面取得了突破性进展 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 新系统结合了两种现有技术，既保留了各自的优点，又避免了它们的局限性。研究小组使用了一种被称为金属有机框架（MOF）的材料，这种材料对微量气体非常敏感，但其性能很快就会退化，研究小组将其与一种聚合物材料相结合，这种材料非常耐用，更易于加工，但敏感性要低得多。麻省理工学院教授 Aristide Gumyusenge、Mircea Dinca、Heather Kulik 和 Jesus del Alamo、研究生 Heejung Roh 以及博士后 Dong-Ha Kim、Yeongsu Cho 和 Young-Moo Jo 今天在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上发表了一篇论文，报告了这一研究成果。麻省理工学院的研究人员开发出一种探测器，可以低成本持续监测有毒气体的存在。研究小组使用了一种名为金属有机框架（MOF）的材料（图中为黑色晶格），这种材料对微量气体高度敏感，但其性能很快就会退化。他们将 MOF 与一种聚合物材料（如图中的茶色半透明链）相结合，这种材料非常耐用，但灵敏度要低得多。图片来源：研究人员提供MOFs多孔性强，表面积大，有多种成分。有些可能是绝缘体，但本研究中使用的 MOFs 具有很强的导电性。它们的形状像海绵，能有效捕捉各种气体分子，其孔隙的大小可以定制，使它们对特定种类的气体具有选择性。"论文的资深作者、材料科学与工程系 Merton C. Flemings 职业发展助理教授 Gumyusenge 说："如果把它们用作传感器，只要气体对 MOF 的电阻率有影响，就能识别出气体是否存在。这些材料用作气体检测器的缺点是容易饱和，无法再检测和量化新输入的气体。"这不是你想要的。你想要的是能够检测和重复使用，"Gumyusenge 说。"因此，我们决定使用聚合物复合材料来实现这种可逆性。"研究小组使用了一类导电聚合物，Gumyusenge 和他的同事们之前已经证明，这类聚合物可以对气体做出反应，而不会与气体永久结合。"他说："这种聚合物虽然没有 MOFs 那样的高表面积，但至少可以提供这种识别-释放型现象。研究人员在一个实验室规模的小型装置中展示了这种材料检测一氧化二氮（一种由多种燃烧产生的有毒气体）的能力。经过 100 次检测后，这种材料仍能保持其基线性能，误差在 5% 到 10% 之间，这证明了它具有长期使用的潜力。以下是传感装置的布局。图片来源：研究人员提供研究小组将液态溶液中的聚合物与粉末状的 MOF 材料结合在一起，然后将混合物沉积在基底上，干燥后形成一层均匀的薄涂层。他说："通过将具有快速检测能力的聚合物和灵敏度更高的 MOF 以一比一的比例结合在一起，我们突然得到了一种传感器，它既具有 MOF 带来的高灵敏度，又具有聚合物带来的可逆性。"当气体分子暂时滞留在材料中时，材料的电阻会发生变化。只需安装一个欧姆表来跟踪电阻随时间的变化，就能持续监测这些电阻变化。Gumyusenge 和他的学生们在一个实验室规模的小型装置中演示了这种复合材料检测二氧化氮的能力。经过 100 次检测后，该材料仍能保持其基线性能，误差在 5% 到 10% 之间，证明了其长期使用的潜力。此外，研究小组报告说，这种材料的灵敏度远远高于目前使用的大多数二氧化氮检测器。这种气体经常在使用炉灶后被检测到。而且，由于这种气体最近与美国的许多哮喘病例有关，因此对低浓度的可靠检测非常重要。研究小组证明，这种新型复合材料可以可逆地检测到浓度低至百万分之二的气体。虽然他们的演示是专门针对二氧化氮的，但 Gumyusenge 说："我们可以调整化学成分，使其针对其他挥发性分子，只要它们是小的极性分析物，这往往是大多数有毒气体"。除了与简单的手持式探测器或烟雾报警装置兼容之外，这种材料的一个优点是，聚合物使其能够沉积成极薄的均匀薄膜，而不像普通的 MOFs 通常是低效的粉末状。由于薄膜非常薄，因此所需的材料很少，生产材料成本可能很低；加工方法可以是典型的工业涂料加工方法。Gumyusenge说："因此，限制因素可能是聚合物合成规模的扩大，我们一直在少量合成聚合物。"他说："下一步将是在实际环境中对这些材料进行评估。例如，可以在烟囱或排气管上涂上这种材料，通过附带的电阻监测装置读取数据，对气体进行连续监测。在这种环境下，我们需要进行测试，以检查我们是否真正将其与实验室环境中可能忽略的其他潜在污染物区分开来。让我们把传感器放到真实世界的场景中，观察它们的效果如何"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：