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記録密度ハードディスクの50倍超の新材料 強誘電性カラムナー液晶材料 東大、東工大 開発   はてなブックマーク - 記録密度ハードディスクの50倍超の新材料 強誘電性カラムナー液晶材料 東大、東工大 開発

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東京大学の相田卓三教授と東京工業大学の竹添秀男教授らは、特殊な液晶を使った新しい記録材料を開発した。記録密度がハードディスクの50倍以上になるという。米科学誌サイエンスの最新号(電子版)に発表した。企業と組んで実用化を目指す。
特殊な柱状の液晶分子に電圧をかけると、向きが反転する。原子1個ずつを観察できる走査型トンネル顕微鏡などを使い、整然と並べた液晶分子1本ずつに電圧をかけて情報を記録。容量は1平方インチ当たり約40テラ(テラは1兆)ビットになる。

カラムナー液晶においてカラム軸に平行な自発分極を持つ強誘電性を確認
―超高密度メモリー素子への挑戦-
<概要>
東京大学大学院工学系研究科の相田卓三教授、宮島大吾博士課程学生は、東京工業大学大学院理工学研究科の竹添秀男教授、荒岡史人助教らとの共同研究で、世界で初めて、強誘電性カラムナー液晶材料の開発に成功いたしました。この物質を利用することで、従来とはまったく異なる方法で簡便に超高密度メモリー素子を作製できることが期待されます。また、強誘電性材料の開発に今までにないアプローチを与えるほか、液晶材料の新たな応用可能性を提示するものです。これまでに多くの研究者が試みてきたにもかかわらず、誰も実現できなかった強誘電性カラムナー液晶(図1)を実現したという意味で、基礎科学的にも極めて重要な成果です。本研究成果は、4月13日付の米国科学雑誌「Science」電子版に掲載されました。

<研究の背景と経緯>
液晶が発見されてから120年余が経ちましたが、現在では「液晶」と言えば「液晶ディスプレイ」を指すほど、液晶の応用は表示素子に特化されています。今では、薄型テレビのうち約9割、パソコン用ディスプレイではほぼ全ての出荷が液晶表示素子によるものです。しかしながら、液晶そのものの応用はディスプレイにとどまりません。液晶ならではの、自己組織性、環境による構造制御性などといった特性を利用し、様々な応用が検討されています。今回の強誘電性カラムナー液晶の発見によってもたらされるもう一つの応用可能性が高密度メモリー素子です。

近年の情報社会におけるデータ量の飛躍的増大に伴い、高密度メモリー素子の開発は必要不可欠となっています。そのような高密度メモリーとして、磁気ディスク、半導体素子、光記録素子、強誘電体素子などが研究・開発され、実際に我々の身の回りで使われているものも多くあります。今回の我々の報告にあるような自己組織化の可能な液晶材料は、ほぼ分子サイズという細かい記録(=高記録密度)を与えることが可能となる(図2)
ほか、塗布などによる簡便なデバイス作製プロセス、貴金属元素フリー、軽量化などの多くの利点があると考えられます。このような目的を達成するために世界中の多くの研究者が努力していましたが、原理的な難しさが故に半ばあきらめられかけていました。今回の報告はこのような「カラムナー液晶からなる強誘電材料」を実現したものです。

<研究成果>
強誘電性カラムナー液晶材料の実現を可能にしたのは、緻密にデザインされた分子設計(図1(a))です。 この分子は円錐状分子集合体を形成し、積み重なることでコア-シェル構造のカラムを形成します。コア-シェル構造のコア部ではカラム中心(円錐頂点)に位置するシアノ基が分極を担い、シェル部では嵩高い側鎖が円柱間の相互作用を制御し液晶性を担います(図1(b))。コアとシェルの中間にはアミド基によって形成される水素結合ネットワークがあり、これにより中央の分極を安定化させる設計になっています(図1(c))。安定化が弱いと電場を切った時に分極を保持できず、かといって安定化が強すぎると分極を反転させることができなくなってしまいますが、類似化合物を多数合成した結果、絶妙なバランスによりこれが達成できることを発見しました。また本液晶材料は電場を印加するだけで、メモリー素子として最適な方向に一様に配向することが出来ることが明らかとなっています。そのため本材料は、安価で大面積化に優れた溶液プロセスでのデバイス作成が可能であることが明らかになりました。

<本研究の意義、今後の展開>
有機分子からなる液晶を利用することで、全く新しいタイプの高密度メモリー素子を作製できると期待できます。例えば、塗布など溶液プロセスによる強誘電素子の作製が可能となるほか、無機材料と異なり貴金属元素を必要としないので、生産コストを削減できると考えられます。また、一本一本のカラムの分極を制御することができた場合、単純に一本のカラムが1ビットを表すとすると、カラム同士の間隔(約4.58ナノメートル)から約36Tbit/平方インチの高密度メモリーが実現できることになります。これはブルーレイディスクの千倍以上、考えられるメモリー密度として最大級のものになります。実用化には、安定した記録・読み出し技術など、様々な困難が予想されますが、近年の科学技術の発達はすでに分子オーダーでの観察測定やマニピュレーションを可能にしており、これは決して夢物語ではありません。

東京大学大学院工学系研究科プレスリリース 2012/04/13
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/epage/release/2012/12041302.html
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=307626&lindID=5

Ferroelectric Columnar Liquid Crystal Featuring Confined Polar Groups Within Core–Shell Architecture
Daigo Miyajima, Fumito Araoka, Hideo Takezoe, Jungeun Kim, Kenichi Kato, Masaki Takata, Takuzo Aida
Science 13 April 2012: Vol. 336 no. 6078 pp. 209-213 DOI: 10.1126/science.1217954
http://www.sciencemag.org/content/336/6078/209.abstract

http://www.nikkei.com/news/category/article/g=96958A9C93819595E3E6E2E2878DE3E7E2E6E0E2E3E086989FE2E2E2;at=DGXZZO0195579008122009000000
(元スレ)


HDDは上限しらずだな



もう世界的経済活動の低下の影響で科学の進歩もオワコンだと思ってた中、
ありがとうCOOL JAPAN。



CPUのプロセスルールにしろHDDの記録密度にしろ
度々物理的限界と言われているのにことごとく突破されてしまうなぁ
>>
市販品CPUのクロック周波数は頭打ち。デモンストレーションの公開
ベンチマークテストでは、発熱その他を全く無視して10G以上
を出していたけれど。その分グラフィックチップ統合やキャッシュ増、マルチコア化
などが進んでいる。


カタカナ語で書かれるとなんだかわからないけど直訳すると柱状
カラムナー液晶 → 柱状液晶

なんでわざわざカタカナにするの?バカなの?



これ自体が凄い事なんだろうけど、分子レベルで記録出来てそれでも
既存のHDDの50倍の記録密度って事に驚き。
今のHDDも相当凄いんだな。



さてどこの企業が最初に製品化して先陣を切るのかな



容量はもう十分。誰しもが何テラバイトも使わないよ
壊れにくいほうがよっぽど需要ある
>>
と25年前から言われてきました
>>
高画質ハイレートなエロ動画の保存用途
技術革新はエロとともに



・HDDは4Tbit/in2はいけると言われてるから"10倍"が正しい
・液晶分子なので記録時間がmsecオーダと絶望的に遅い

記録媒体としては使えないだろうな。
別の応用例があれば良いが



長期保存用途であれば書込速度が遅くても何とかなるだろう。
問題はデータを保持できる環境温度だな。
0~60℃の範囲超えたらデータが飛びました、じゃ使い物にならない。
>>
何ともならないだろうね
1日かけてMBオーダしか記録できない媒体なんて誰も使いたがらない

記録を1,000倍に並列化、液晶の応答速度を1,000倍に出来ても
ようやくTB/dayオーダ




2T 3Tじゃ全然足らないのでもっと大きなのがほしいが
容量もいいが、壊れないHDDを作ってくれ。
バックアップを何台も用意するのは無駄なんだよ。



STMって・・・、有機分子の研究者は
もっとまじめにデバイス勉強しろよw



> ・HDDは4Tbit/in2はいけると言われてるから"10倍"が正しい
> ・液晶分子なので記録時間がmsecオーダと絶望的に遅い
これが事実なら、今後も記憶媒体はHDDだろうね。
日本企業は大半が競争についていけず、敗北・撤退してしまった分野だが。
>>
日立はWDに強い影響力もつし東芝はいつの間に日本企業じゃなくなったの?



液晶材料だと…電圧を掛けていないときは、データが消えるんじゃないのか?
>>
液晶に対する間違った思い込みをしているな
液晶そのものは「液体だが、結晶のような規則的構造を持つもの」でしかない



技術はあっても、もう何処も日本ではHDD作ってないんです><
この技術を買ってもらうしかないんですぅ><
>>
しかしそれが先進国の生きる道。
製造業ではどうやっても人件費の安いところには勝てない。
製造プロセスの開発や製造装置の開発などで食っていくしかない。

>>
だから日本はアメリカみたいにプロパテント主義にして、
日本が開発したものはしっかりと特許料をいただいて技術移転すればいいのに、
日本は気取り過ぎ、気前が良過ぎで、ただで技術をくれてあげている
特許侵害裁判に強い国にならなければ日本の血は全て吸い取られてしまう


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Comments

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情強有識者さん : URL

#- 2012.04.23 Mon 11:05

Firefoxで見ると記事とかコメントが真っ白で何も無いんだが。

管理人 : URL

#- 2012.04.24 Tue 08:16

FC2側の一時的な不具合だったようで、いまは正常に戻りました。
連絡ありがとうございます。

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