우표 크기의 하드 드라이브에 담긴 백만 개의 틱톡 영상
과학자들이 개발한 혁신적인 신규 분자 유형은 새로운 단일분자 자석(single-molecule magnet, SMM) 덕분에 저장 용량을 현재 대비 100배까지 확장할 수 있는 저장 기술의 문을 열었습니다. 이 기술은 상용으로 쉽게 구할 수 있는 냉매를 사용하여 필요한 냉각 온도에서도 작동할 수 있게 된, 단일분자 자석 분야의 획기적인 돌파구입니다.
맨체스터 대학교와 호주 국립대학교(ANU)의 화학자들이 이 연구 결과를 네이처(Nature)지에 발표했습니다. Phys에 따르면, 기존의 하드 드라이브가 수많은 원자가 결합한 작은 영역을 자화시켜 데이터를 저장하는 방식이라면, 단일분자 자석은 이웃 분자의 도움 없이 개별적으로 데이터를 저장할 수 있어 초고밀도 데이터 저장 시대를 열 것으로 기대됩니다.
기술적인 난제는 냉각에 있었습니다. 단일분자 자석은 작동에 극도로 낮은 온도가 필요했기 때문에, 그동안 산업용 냉각 시설을 갖춘 데이터 센터에서도 적용이 거의 불가능했습니다. 그러나 이번에 개발된 새로운 유형의 분자는 단지 100켈빈(Kelvin)의 온도에서도 자성을 유지할 수 있게 되었습니다. 비록 이 온도가 여전히 매우 낮은 영하 173도(섭씨) 또는 화씨 279도이지만, 이는 기존 기록이었던 80켈빈(또는 영하 193도)에 비해 상당한 발전입니다.
차세대 초고밀도 데이터 저장의 핵심은 뒤틀린 2D 물질에서 발견된 새로운 자기 상태가 될 수 있습니다.
한편, Seagate는 HAMR 기술이 적용된 44TB 하드 드라이브를 데이터 센터에 출하하기 시작했습니다.
이 새로운 단일분자 자석의 장점은 특히 대규모 데이터 센터에 적용할 경우 더욱 크다고 합니다. 왜냐하면 100K라는 온도는 액체 질소(77켈빈, 영하 196도)의 온도보다 훨씬 높기 때문에, 데이터 센터에 이미 사용 가능한 냉매를 이용해 안정적으로 구동할 수 있기 때문입니다.
따라서 당장 사용 중인 최고 사양의 SSD를 단일분자 자석 저장 장치로 교체하기는 어렵겠지만, 만약 이 기술이 데이터 센터에 실제로 배치 가능할 만큼 상용화된다면, 저장 밀도를 혁신적으로 개선하고 전체 용량을 대폭 증대시킬 수 있을 것입니다. ANU의 공동 주저자인 니콜라스 칠튼(Nicholas Chilton) 교수는 Phys에게 "이 새로운 분자는 제곱 센티미터당 약 3테라바이트의 데이터를 저장할 수 있는 새로운 기술로 이어질 수 있습니다"라고 언급했습니다. 그는 "이는 우표 크기의 하드 드라이브에 'The Dark Side of the Moon' 앨범 CD 약 40,000장 분량, 또는 약 50만 개의 틱톡 비디오에 해당하는 용량입니다"라고 덧붙였습니다.
이 신규 자석은 독특한 구조를 가지는데, 희토류 원소인 디스프로슘(dysprosium)이 두 개의 질소 원자 사이에 거의 일직선으로 배열되어 있는 것이 특징입니다. 기존에는 이러한 배치가 좀 더 불규칙한 모양을 형성했을 수 있지만, 여기서는 구조를 곧게 유지하기 위해 '분자 핀(molecular pin)'과 같은 알켄(alkene)이 사용되었습니다.
보고서에 따르면, 이 분자는 향후 해당 분야 연구의 청사진 역할을 하여, 이론적으로는 더 높은 온도에서 작동하는 더 우수한 분자 자석 개발을 가능하게 할 것으로 기대됩니다.
(본문 하단의 홍보 문구는 편집에 포함하지 않았습니다.)