盡管它們比硬盤驅(qū)動器和固態(tài)存儲器等其他存儲設(shè)備的訪問速度慢，但數(shù)字磁帶具有很高的存儲密度。與其他類似大小的設(shè)備相比，可以在磁帶上保留更多信息，并且它們也可以更具成本效益。因此，對于諸如存檔和備份之類的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序以及廣義的大數(shù)據(jù)所涵蓋的任何內(nèi)容，它們都非常重要。隨著對這些應(yīng)用程序需求的增加，對大容量數(shù)字磁帶的需求也在增加。
東京大學(xué)化學(xué)系的Shin-ichi Ohkoshi教授及其團(tuán)隊開發(fā)了一種磁性材料，該磁性材料加上特殊的訪問方法，可以提供比以往更高的存儲密度。材料的魯棒性意味著數(shù)據(jù)將比其他介質(zhì)持續(xù)更長的時間，并且新穎的過程在低功耗下運行。另外，該系統(tǒng)的運行成本也非常低廉。
Ohkoshi說：“我們的新型磁性材料被稱為epsilon鐵氧化物，它特別適合于長期數(shù)字存儲。當(dāng)向其寫入數(shù)據(jù)時，代表位的磁態(tài)變得可以抵抗可能會干擾數(shù)據(jù)的外部雜散磁場。我們說它具有很強(qiáng)的磁各向異性。當(dāng)然，此功能也意味著很難首先要寫數(shù)據(jù);但是，我們在處理過程的那部分也有新穎的方法。”
記錄過程依賴于30——300GHz或每秒數(shù)十億個周期的高頻毫米波。這些高頻波直接指向ε鐵氧化物帶，這是此類波的極佳吸收體。當(dāng)施加外部磁場時，ε氧化鐵允許其磁方向(代表二進(jìn)制1或0)在存在高頻波時發(fā)生翻轉(zhuǎn)。磁帶經(jīng)過記錄頭后，數(shù)據(jù)就被鎖定在磁帶中，直到被覆蓋。
Ohkoshi實驗室的項目助理教授Marie Yoshikiyo表示：“這就是我們?nèi)绾慰朔?shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域所謂的“磁記錄三難”的方法。三難困境描述了如何增加存儲密度，需要較小的磁性粒子，但是較小的粒子會帶來更大的不穩(wěn)定性，并且數(shù)據(jù)很容易丟失。因此，我們不得不使用更穩(wěn)定的磁性材料，并產(chǎn)生一種全新的寫入方式對他們而言。令我驚訝的是，該過程也可以實現(xiàn)高能效。”
Epsilon氧化鐵還可以在磁記錄帶之外找到用途。它很好地吸收用于記錄目的的頻率也是打算用于5G之后的下一代蜂窩通信技術(shù)的頻率。因此，在不久的將來，當(dāng)用戶使用6G智能手機(jī)訪問網(wǎng)站時，該網(wǎng)站以及網(wǎng)站背后的數(shù)據(jù)中心都可能會充分利用epsilon氧化鐵。
Ohkoshi說：“我們很早就知道，毫米波理論上應(yīng)該能夠翻轉(zhuǎn)ε氧化鐵中的磁極。但是，由于這是一個新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，我們必須嘗試各種方法，然后才能找到可行的方法。盡管實驗非常困難且具有挑戰(zhàn)性，但第一個成功信號的出現(xiàn)卻令人難以置信。我希望我們能在五到十年內(nèi)看到基于我們新技術(shù)的磁帶，其容量是當(dāng)前容量的10倍。”
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