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“針穴のへこみ”でデータ保存する新ストレージ　浅い／深いへこみで同じ面積に4倍のデータを記録　加熱で消去

公開 2025年01月10日 08時02分

著者

山下裕毅

[ITmedia]

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このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。

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　オーストラリアのフリンダース大学に所属する研究者らが発表した論文「Probe-Based Mechanical Data Storage on Polymers Made by Inverse Vulcanization」は、探針で穴を開けるようにへこみを付けてデータを書き込み、読み取り、消去を可能にするアプローチを提案した研究報告である。

バイナリコードで「a secret」というワードをへこませて記録したサンプル

　現在の主流であるHDDや光ディスク、フラッシュメモリには物理的な限界があり、さらなる大容量化が難しい状況である。この課題を解決する新技術として、研究チームは原子間力顕微鏡（AFM）の探針を使って、ポリマー表面に微細なへこみを付けてデータを記録する手法を開発した。この技術の革新的な点は、硫黄を含む新しいポリマー材料を使用したことである。

　このポリマーは硫黄と特殊な有機化合物を反応させる「逆加硫」という方法で作られる。出来上がったポリマー（2種類）には硫黄-硫黄（S-S）結合が多数存在。この結合は加熱により切断と再形成が可能である。この特性を利用して、データの記録と消去を実現した。

2種類のポリマー材料に加えた力と圧痕深さの相関

　従来のデジタルデータは「0」と「1」の2種類の値で表現されるが、この技術ではへこみの深さを精密に制御することで、3種類の値（へこみなし、浅いへこみ、深いへこみ）を表現可能。これにより、同じ面積に4倍のデータを記録できる。

探針を使用したポリマー表面へのデータストレージの実験結果

　実用化に向けた実験では、約800nmという極めて薄いフィルム状のポリマーでもデータの記録が可能であることを示した。さらに、140度で10秒間加熱するだけでデータを消去でき、繰り返しの使用も可能である。また、電子顕微鏡でもデータの読み取りができることを確認した。

ポリマー材料における熱による圧痕の消去と再書き込みのプロセスと、異なる温度での消去効率

Source and Image Credits: Abigail K. Mann, Samuel J. Tonkin, Pankaj Sharma,* Christopher T. Gibson, and Justin M. Chalker. Probe-Based Mechanical Data Storage on Polymers Madeby Inverse Vulcanization

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2019年にスタートした本連載「Innovative Tech」は、世界中の幅広い分野から最先端の研究論文を独自視点で厳選、解説している。執筆は研究論文メディア「Seamless」（シームレス）を主宰し、日課として数多くの論文に目を通す山下氏が担当。イラストや漫画は、同メディア所属のアーティスト・おね氏が手掛けている。

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