「分子メモリ」がストレージを変える【後編】

「分子メモリストレージ」と「HDD」の違い　“容量はHDDの100倍”の理由は

「分子メモリ」のストレージはHDDよりも少ない物理的なスペースで、はるかに多いデータ量を保存できるようになるという。HDDとは何が違うのか。その仕組みを解説する。

公開 2019年11月12日 05時03分

著者

John Edwards

[TechTarget]

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　「分子メモリ」を使ったストレージは、HDDよりも飛躍的に記憶密度が高まる可能性がある。前編「容量はHDDの100倍？　『分子メモリ』を使ったストレージとは」では、分子メモリのような技術がストレージ分野で必要とされている背景を解説した。後編は、なぜ大幅に記録密度を高められることができるのかなどを中心に、分子メモリを使ったストレージについて、より具体的に説明する。

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　ドイツにあるキール大学の研究チームが分子メモリに関する研究を開始したのは2014年のことだった。同大学のマヌエル・グルーベル氏は「このプロジェクトには、物理学、化学、材料工学を含むさまざまな分野から多数の研究者が関わっている」と話す。同プロジェクトの目標は「分子スイッチ」（分子の状態によってオンとオフの切り替えを実現する仕組み）の特性を理解し、その技術を向上させることにある。「長期的には、ストレージだけでなく、医療分野の用途などさまざまな種類のアプリケーションに役立つ分子の仕組みを探りたい」と同氏は説明する。

HDDとは異なる「分子メモリ」ストレージのデータ保持の仕方

　グルーベル氏は「分子メモリを使ったストレージは、われわれの発見を応用できる可能性がある」と話す。同氏の研究チームはコンセプトを実証したが、技術の開発を進めているわけではない。代わりに研究チームは、分子機構がどう機能するかを探るための新しい実験に着手している。これはさらに優れた分子スイッチを生み出す可能性を秘めている。

　HDDの記憶媒体である磁気ディスクは、複数の小さな領域（磁区）に分割されており、その磁区の１つが1bitに該当する。これまでに登場している一般的なHDDは、磁区の磁化方向（S極、N極の方向）によって、「0」または「1」としてデータをディスクに保存する。分子メモリを使った新技術は、約1ナノ四方の大きさの分子にデータを保存する点で、HDDとは異なる。これはHDDの記憶媒体に比べてはるかに小さい。加えて、分子メモリでは「0」「1」「2」という3つの状態を利用できる。これらの特性が組み合わさることで、ストレージ密度が大幅に増大する可能性がある。

　研究チームが直面した最大の課題は、ストレージに適切な分子と、その分子を配置するのに最適な表面を持った基盤を見つけることだ。さらにそれらの壊れやすい2つの要素を結び付け、正しく効率的に機能させる方法を見つけることも必要になる。やがて化学チームは特別な種類の磁気分子を合成することに成功した。グルーベル氏とパートナーのスジョイ・カラン氏を含む物理学チームは、その分子を窒化銅の表面に配置することに成功した。

長期的展望

　このストレージ技術を実験室の外で使えるようにするためには、まだ研究チームが克服すべき課題が山積している。研究チームは、超高真空環境や非常に低い温度といった、極端な条件の下で実験を進めている。こうすることの狙いは、環境の条件が測定結果に影響を及ぼすことを避けることにある。「そうしなければ、この技術に対するわれわれの認識に偏見が入る可能性があるからだ」（グルーベル氏）

　分子メモリ技術の実用化までにはまだ何年もかかるだろう。「実用化までの時間を推定するのは非常に難しい。確実なのは、あと10年は商用利用が難しいということだ」と、グルーベル氏は話す。

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