Hoewel uit het zicht van de meeste eindgebruikers, datacenters werken achter de schermen om het internet te runnen, ondernemingen, onderzoeksinstellingen en meer. Deze datacenters zijn afhankelijk van digitale opslag met hoge capaciteit, waar de vraag naar blijft toenemen. Onderzoekers creëerden een nieuw opslagmedium en processen om er toegang toe te krijgen, wat zou kunnen bewijzen dat het spel in deze sector verandert. hun materiaal, genaamd epsilon ijzeroxide, is ook zeer robuust en kan dus worden gebruikt in toepassingen waar langdurige opslag, zoals archiveren, is noodzakelijk.

Voor sommigen zal het misschien vreemd lijken dat anno 2020, magneetband wordt besproken als opslagmedium voor digitale gegevens. Ten slotte, het is sinds de jaren tachtig niet gebruikelijk in thuiscomputers. De enige relevante media van vandaag zijn toch zeker solid-state drives en Blu-ray-schijven? Echter, overal in datacenters, aan universiteiten, banken, internetproviders of overheidsinstellingen, zult u merken dat digitale banden niet alleen veel voorkomen, maar essentieel.

Hoewel ze langzamer toegankelijk zijn dan andere opslagapparaten, zoals harde schijven en solid-state geheugen, digitale tapes hebben een zeer hoge opslagdichtheid. Er kan meer informatie op een band worden bewaard dan andere apparaten van vergelijkbare grootte, en ze kunnen ook kosteneffectiever zijn. Dus voor data-intensieve toepassingen zoals archieven, back-ups en alles wat onder de brede term big data valt, ze zijn enorm belangrijk. En naarmate de vraag naar deze toepassingen toeneemt, hetzelfde geldt voor de vraag naar digitale banden met hoge capaciteit.

Professor Shin-ichi Ohkoshi van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Tokyo en zijn team hebben een magnetisch materiaal ontwikkeld dat, samen met een speciaal proces om toegang te krijgen, kan grotere opslagdichtheden bieden dan ooit. De robuuste aard van het materiaal betekent dat de gegevens langer meegaan dan bij andere media, en het nieuwe proces werkt bij laag vermogen. Als een toegevoegde bonus, dit systeem zou ook erg goedkoop zijn om te gebruiken.

"Ons nieuwe magnetische materiaal heet epsilon ijzeroxide, het is bijzonder geschikt voor langdurige digitale opslag, " zei Ohkoshi. "Als er gegevens naar worden geschreven, de magnetische toestanden die bits vertegenwoordigen, worden bestand tegen externe verdwaalde magnetische velden die anders de gegevens zouden kunnen verstoren. We zeggen dat het een sterke magnetische anisotropie heeft. Natuurlijk, deze functie betekent ook dat het moeilijker is om de gegevens in de eerste plaats te schrijven; echter, we hebben ook een nieuwe benadering van dat deel van het proces."

Het opnameproces is gebaseerd op hoogfrequente millimetergolven in het gebied van 30-300 gigahertz, of miljarden cycli per seconde. Deze hoogfrequente golven zijn gericht op stroken epsilon-ijzeroxide, dat is een uitstekende absorber van dergelijke golven. Wanneer een extern magnetisch veld wordt aangelegd, het epsilon-ijzeroxide laat zijn magnetische richting toe, die ofwel een binaire 1 of 0 vertegenwoordigt, om te draaien in de aanwezigheid van de hoogfrequente golven. Zodra de band de opnamekop is gepasseerd waar dit plaatsvindt, de gegevens worden vervolgens op de band vergrendeld totdat deze wordt overschreven.

"Zo overwinnen we wat in het datawetenschapsveld 'het trilemma voor magnetische opnames' wordt genoemd, '" zei projectassistent-professor Marie Yoshikiyo, uit het laboratorium van Ohkoshi. "Het trilemma beschrijft hoe, om de opslagdichtheid te vergroten, je hebt kleinere magnetische deeltjes nodig, maar de kleinere deeltjes hebben een grotere instabiliteit en de gegevens kunnen gemakkelijk verloren gaan. We moesten dus stabielere magnetische materialen gebruiken en een geheel nieuwe manier bedenken om ze te schrijven. Wat me verbaasde was dat dit proces ook energiezuinig kon zijn."

Epsilon-ijzeroxide kan ook worden gebruikt buiten magnetische opnametape. De frequenties die het goed absorbeert voor opnamedoeleinden, zijn ook de frequenties die bedoeld zijn voor gebruik in cellulaire communicatietechnologieën van de volgende generatie die verder gaan dan 5G. Dus in de niet al te verre toekomst, wanneer u een website bezoekt op uw 6G-smartphone, zowel het als het datacenter achter de website kan heel goed gebruik maken van epsilon ijzeroxide.

"We wisten al vroeg dat millimetergolven in theorie in staat zouden moeten zijn om magnetische polen in epsilon-ijzeroxide om te draaien. Maar aangezien het een nieuw waargenomen fenomeen is, we moesten verschillende methoden proberen voordat we er een vonden die werkte, " zei Ohkoshi. "Hoewel de experimenten erg moeilijk en uitdagend waren, de aanblik van de eerste succesvolle signalen was ongelooflijk ontroerend. Ik verwacht dat we binnen vijf tot tien jaar magnetische banden zullen zien op basis van onze nieuwe technologie met tien keer de huidige capaciteit."