Обычные современные накопители записывают данные на жесткие магнитные диски, которые меняют свои свойства с помощью магнитных записывающих головок. Молекулярная технология записи работает на основе хранения и обработки данных с помощью крошечных молекул, которые меняют свои электрические свойства под действием напряжения.

Ученые из Шанхайского университета Цзяотун использовали 200 самоорганизующихся молекул рутения (Ru LPH), упорядоченных в тонком монослое. Ионы рутения переключаются между состояниями окисления и накопления ионов, изменяя проводимость материала с помощью наконечника проводящего атомно-силового микроскопа. Наконечник радиусом 25 нм записывает и считывает данные, воздействуя слабым напряжением. Это позволяет использовать 96 различных состояний проводимости на единицу (6-битное хранение), пишет Tom’s Hardware. По оценкам разработчиков, толщина монослоя составляет около 2,54 нм.

Система не требует сильных магнитных полей и не нуждается в нагреве носителя, поэтому потребляет очень мало энергии — на уровне пВт/бит. Это большое преимущество для крупномасштабного хранения данных.

Однако, поскольку ученые предполагают использовать свое изобретение в накопителях с вращающимися носителями на стеклянных подложках, реальное энергопотребление, вероятно, будет сопоставимо с расходом энергии традиционных HDD, поскольку приводу по-прежнему нужно электричество.

Молекулярные жесткие диски могут осуществлять встроенное шифрование с использованием битовых операций исключающего «или». Это означает, что система может безопасно кодировать данные на молекулярном уровне, предотвращая несанкционированный доступ. Кроме того, такой носитель может выполнять логические операции непосредственно в блоке хранения, что снижает потребность в дополнительной вычислительной мощности.

Однако, несмотря на потенциал, система имеет критический недостаток — краткий срок службы наконечника микроскопа. По данным Blocks & Files, эти наконечники выдерживают от 50 до 200 часов при периодическом использовании и всего от 5 до 50 часов в непрерывном режиме. Если эта проблема будет решена, молекулярное хранение может сравняться или даже превзойти плотность жестких дисков следующего поколения и архивных ленточных хранилищ.