"एक डाक टिकट में 3TB!" एकल अणु चुंबक द्वारा खोला गया अल्ट्रा-घनत्व स्टोरेज क्रांति

1. परिचय――"परमाणु स्तर की स्टोरेज" युग की शुरुआत

25 जून 2025 को, भौतिकी और रसायन विज्ञान के समुदायों में एक सनसनी फैल गई। नेचर पत्रिका में प्रकाशित एकल-अणु चुंबक (Single-Molecule Magnet, SMM) के नए रिकॉर्ड ने चुंबकीय मेमोरी धारण तापमान को 100 K तक बढ़ा दिया, जो पहले की सीमा 80 K से 20 K अधिक था। यह वह क्षण था जब मानवता ने पहली बार "तरल नाइट्रोजन से ठंडा होकर काम करने वाली अणु मेमोरी" हासिल की।phys.org

2. अनुसंधान का केंद्र――सीधे समन्वय Dy-N-N संरचना

कुंजी है दुर्लभ पृथ्वी तत्व डिस्प्रोसियम (Dy) का दो नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ "लगभग सीधी रेखा" में विशेष समन्वय। पारंपरिक रूप से, Dy त्रिकोणीय या मुड़े हुए ढांचे में होता है, जिससे क्रिस्टल क्षेत्र में विकृति होती है और स्पिन प्रतिवर्तन बाधा (Ueff) कम हो जाती है। इस बार, अनुसंधान दल ने अल्कीन पुलिंग समूह को "अणु पिन" के रूप में सम्मिलित किया, Dy के आसपास की विकृति को पूरी तरह से समाप्त कर दिया। परिणामस्वरूप, अक्षीय दिशा में अनिसोट्रॉपी अधिकतम हो गई और 100 K पर भी थर्मल कंपन से हार न मानने वाली चुंबकीय हिस्टेरेसिस देखी गई। ANU के GPU सुपरकंप्यूटर पर क्वांटम रसायन विज्ञान गणना द्वारा स्पिन गतिशीलता सिमुलेशन भी किया गया, जिससे प्रयोग की पुनरावृत्ति में सफलता मिली।phys.org

3. स्टोरेज में अनुप्रयोग की संभावना

SMM, एकल अणु के "एक कण" के रूप में चुंबक की तरह व्यवहार करने के कारण, सैद्धांतिक रूप से 1 वर्ग सेंटीमीटर में लगभग 3 TB, मौजूदा HDD की 100 गुना सतह घनत्व प्राप्त कर सकता है। ठंडा करने की आवश्यकता के तरल नाइट्रोजन स्तर तक ढील दिए जाने के साथ, डेटा सेंटर और हाइपरस्केल क्लाउड द्वारा इसे अपनाने की संभावना वास्तविक हो गई है। अनुसंधान दल ने कहा, "हम 2030 के दशक के प्रारंभ में पहले पीढ़ी के SMM ड्राइव को रैक स्केल पर मूल्यांकन करना चाहते हैं।"phys.org

4. उद्योग और संसाधन जोखिम

डिस्प्रोसियम के लिए EV मोटर और पवन टरबाइन चुंबक में प्रतिस्पर्धा बढ़ रही है, और चीन पर निर्भरता 90% से अधिक है, जिससे आपूर्ति जोखिम है। 2025 के वसंत में, जब अमेरिका-चीन व्यापार तनाव के कारण निर्यात प्रतिबंध बढ़ गए, तो ऑटोमोबाइल कंपनियां स्टॉक सुरक्षित करने में व्यस्त थीं।wsj.comयदि यह तकनीक बड़े पैमाने पर उत्पादन चरण में प्रवेश करती है, तो डेटा स्टोरेज उद्योग भी समान आपूर्ति श्रृंखला समस्याओं का सामना कर सकता है।

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6. तकनीकी चुनौतियाँ और अगले कदम

1. कमरे के तापमान पर संचालन की बाधा
   100 K तक पहुंचना एक उपलब्धि है, लेकिन सर्वर रूम के कमरे के तापमान (लगभग 300 K) तक का अंतर बड़ा है। Dy के अलावा अन्य लैंथेनाइड्स और लिगैंड डिज़ाइन का अनुकूलन प्रगति करेगा या नहीं, यह महत्वपूर्ण है।

2. बड़े पैमाने पर संश्लेषण प्रक्रिया
   वर्तमान में यह समाधान संश्लेषण द्वारा मिलीग्राम पैमाने पर है। उत्पादन लाइन को बेंच स्केल→पायलट स्केल तक विस्तारित करने की तकनीक अभी तक विकसित नहीं हुई है।

3. इंजीनियरिंग एकीकरण
   अणु पतली फिल्मों को बिटमैप के रूप में व्यवस्थित करना और उन्हें पढ़ने और लिखने वाले हेड के समकक्ष क्वांटम सेंसर (NV सेंटर या क्वांटम डॉट्स आदि) के साथ एकीकृत करना आवश्यक है।

7. व्यावसायिक प्रभाव

• क्लाउड सेवा प्रदाता: रैक घनत्व 100 गुना बढ़ने पर, शहरी क्षेत्रों में डेटा सेंटर निर्माण के लिए भूमि समस्या कम हो जाएगी।

• शीतलन उद्योग: तरल नाइट्रोजन उत्पादन उपकरण, नाइट्रोजन पुनर्चक्रण प्रणाली के बाजार का विस्तार।

• दुर्लभ पृथ्वी खनन: ऑस्ट्रेलिया के WA राज्य के ब्राउन्स रेंज प्रोजेक्ट पर ध्यान।

8. निष्कर्ष――"SMM पीढ़ी" के आगमन तक का रोडमैप

SMM क्वांटम सूचना विज्ञान में भी क्वांटम बिट उम्मीदवार के रूप में अनुसंधान में प्रगति कर रहा है, और "स्टोरेज" और "कंप्यूटेशन" को मिलाकर "डेटा परमाणु" में विकसित होने की संभावना रखता है। इस बार की उपलब्धि ने उस भविष्य को और करीब ला दिया है। "एक अणु एक हार्ड डिस्क बन जाता है" की कहानी तरल नाइट्रोजन की धुंध के पीछे से आकार लेने लगी है। अगली सफलता कमरे के तापमान पर संचालन या Dy-मुक्त सामग्री होगी――। किसी भी तरह से, स्टोरेज तकनीक का इतिहास आज निश्चित रूप से एक नए अध्याय में प्रवेश कर गया है।