Även om det är utom synhåll för de flesta slutanvändare, datacenter arbetar bakom kulisserna för att driva internet, företag, forskningsinstitutioner med mera. Dessa datacenter är beroende av digital lagring med hög kapacitet, efterfrågan på som fortsätter att öka. Forskare skapade ett nytt lagringsmedium och processer för att komma åt det som kan bevisa att spelet förändras inom denna sektor. Deras material, kallad epsilon järnoxid, är också mycket robust så kan användas i applikationer där långtidslagring, som arkivering, är nödvändigt.

Det kan tyckas konstigt för vissa att år 2020, magnetband diskuteras som ett lagringsmedium för digital data. Trots allt, det har inte varit vanligt i hemdatorer sedan 1980-talet. Det enda relevanta mediet idag är säkert SSD-enheter och Blu-ray-skivor? Dock, i datacenter överallt, vid universitet, banker, internetleverantörer eller statliga kontor, du kommer att upptäcka att digitala band inte bara är vanliga, men väsentligt.

Även om de är långsammare att komma åt än andra lagringsenheter, såsom hårddiskar och solid state-minne, digitala band har mycket höga lagringstätheter. Mer information kan sparas på ett band än andra enheter av liknande storlek, och de kan också vara mer kostnadseffektiva. Så för dataintensiva applikationer som arkiv, säkerhetskopior och allt som omfattas av det breda begreppet big data, de är oerhört viktiga. Och när efterfrågan på dessa applikationer ökar, det gör också efterfrågan på digitala band med hög kapacitet.

Professor Shin-ichi Ohkoshi från kemiska institutionen vid University of Tokyo och hans team har utvecklat ett magnetiskt material som, tillsammans med en speciell process för att komma åt den, kan erbjuda större lagringstätheter än någonsin. Materialets robusta karaktär innebär att data skulle hålla längre än med andra medier, och den nya processen arbetar med låg effekt. Som en extra bonus, detta system skulle också vara mycket billigt att köra.

"Vårt nya magnetiska material heter epsilon järnoxid, den är särskilt lämplig för långsiktig digital lagring, " sa Ohkoshi. "När data skrivs till den, de magnetiska tillstånden som representerar bitar blir resistenta mot externa strömagnetiska fält som annars skulle kunna störa data. Vi säger att den har en stark magnetisk anisotropi. Självklart, denna funktion innebär också att det är svårare att skriva data i första hand; dock, Vi har också ett nytt tillvägagångssätt för den delen av processen. "

Inspelningsprocessen bygger på högfrekventa millimetervågor i området 30-300 gigahertz, eller miljarder cykler per sekund. Dessa högfrekventa vågor riktas mot remsor av epsilon järnoxid, som är en utmärkt absorberare av sådana vågor. När ett externt magnetfält appliceras, epsilon järnoxid tillåter sin magnetiska riktning, som representerar antingen en binär 1 eller 0, att vända i närvaro av högfrekventa vågor. När bandet har passerat inspelningshuvudet där detta äger rum, data låses sedan in i bandet tills det skrivs över.

"Det är så vi övervinner det som inom datavetenskapsområdet kallas "det magnetiska registreringstrilemmat, ", säger projektassistent professor Marie Yoshikiyo, från Ohkoshis laboratorium. "Trilemmat beskriver hur, för att öka lagringstätheten, du behöver mindre magnetiska partiklar, men de mindre partiklarna kommer med större instabilitet och data kan lätt gå förlorade. Så vi var tvungna att använda mer stabila magnetiska material och skapa ett helt nytt sätt att skriva till dem. Det som förvånade mig var att denna process också kan vara energieffektiv. "

Epsilon järnoxid kan också hitta användningsområden utöver magnetiska inspelningsband. Frekvenserna som den absorberar bra för inspelningsändamål är också de frekvenser som är avsedda att användas i nästa generations mobilkommunikationsteknik bortom 5G. Så inom en inte alltför avlägsen framtid när du besöker en webbplats på din 6G-smarttelefon, både den och datacentret bakom webbplatsen kan mycket väl använda sig av epsilon järnoxid.

"Vi visste tidigt att millimetervågor teoretiskt skulle kunna vända magnetiska poler i epsilon järnoxid. Men eftersom det är ett nyligen observerat fenomen, vi var tvungna att prova olika metoder innan vi hittade en som fungerade, ", sa Ohkoshi. "Även om experimenten var mycket svåra och utmanande, åsynen av de första lyckade signalerna var otroligt gripande. Jag räknar med att vi kommer att se magnetband baserade på vår nya teknik med 10 gånger den nuvarande kapaciteten inom fem till 10 år."