中国研究人员已经开发出一种高密度分子存储系统，该系统使用有机分子来存储和加密数据，Blocks & Files报道。根据Nature的描述，使用专门的原子力显微镜记录和检索信息，该显微镜纵分子状态以存储数据。虽然该技术有可能实现超高密度存储设备，从而降低存储空间要求和功耗（例如，容量为 100TB 或更高的 HDD），但原子显微镜尖端的短寿命仍然是一个主要障碍。

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传统 HDD 将数据存储在Thomas Research代理商磁性材料上，这些磁性材料使用磁性写入磁头改变其特性。分子 HDD 技术的工作原理是使用微小分子存储和处理数据，这些分子在暴露于电压时会改变其电特性。研究人员使用了 200 个自组装的 Ru LPH 分子，这些分子排列在薄单层 （SAM） 中，其中钌离子在氧化态和离子积累态之间切换，使用导电原子力显微镜 （C-AFM） 尖端改变材料的电导。半径为 25nm 的 （C-AFM） 针尖通过施加小电压来控制这些分子变化来写入和读取数据，允许每个单元 96 种不同的电导态（6 位存储），这有点类似于多级单元 NAND。

据研究人员称，由于该系统不需要强磁场，也不需要加热介质，因此它以极低的读取和写入功耗（pW/位范围）运行，这对于大规模数据存储可能非常有效。然而，由于科学家们设想将他们的创新用于基于玻璃基板的旋转介质的 HDD 外形尺寸，因此实际驱动器的功耗可能会与传统 HDD 相当，因为电机仍然会消耗功率。

研究人员估计 SAM 层的厚度估计为 ~ 2.54nm。如果我们假设每个 Ru LPH 分子的宽度和长度相似，大约为几纳米，那么 200 个分子排列在一个紧凑的单层中，将占据大约几十平方纳米的面积（即 10-20nm 的宽度和长度）。然后，餐巾纸数学表明，每 200 个自组装的 Ru LPH 分子存储 6 位数据可转换为大约 9.6Gbit/英寸^2（请记住，餐巾纸数学可能是错误的），这与 HDD 制造商对传统硬盘驱动器热辅助写入和位模式介质 （BPM） 的期望一致。预计此类采用 HDMR 技术的 HDD有时会在 2030 年代出现，每个 3.5 英寸 HDD 的容量将超过 120 TB。

虽然 HDMR 有其自身的特点（例如，使用光刻技术的完全图案化介质），但至少该技术被 HDD 制造商所理解，这可能会使分子 HDD 研究过时，因为当它可能达到成熟并准备好用于商业应用时，HDMR 将进行大规模生产。然而，分子 HDD 技术似乎有一张王牌。

Molecular HDD 可以使用按位 XOR 运算实现内置加密。这意味着系统可以在分子水平上安全地编码数据，防止未经授权的访问。这通过加密莫高窟壁画图像来证明，其中每个像素的信息都使用 XOR 逻辑进行转换，然后解密。此外，Molecular HDD 可以直接在存储单元内执行 AND、OR 和 XOR 等逻辑运算，从而减少对额外计算能力的需求。

尽管具有潜力，但该系统存在一个严重缺陷 - C-AFM 针尖的使用寿命短。这些尖端在间歇性使用时持续50到200小时，在连续模式下只能持续5到50小时，根据Blocks & Files的数据。这种限制使得长期、大规模的储存应用变得不切实际，除非可以开发出更耐用的尖端。如果这个问题得到解决，分子存储的密度可能会达到甚至超过下一代 HDD 和存档磁带存储的密度。然而，就目前而言，重大的工程挑战仍然是它成为现有存储方法的可行替代方案的障碍。