中國研究人員已經開發出一種高密度分子存儲系統，該系統使用有機分子來存儲和加密數據，Blocks & Files報道。根據 Nature 的描述，使用專門的原子力顯微鏡記錄和檢索信息，該顯微鏡縱分子狀態以存儲數據。雖然該技術有可能實現超高密度存儲設備，從而降低存儲空間要求和功耗（例如，容量為 100TB 或更高的 HDD），但原子顯微鏡尖端的短壽命仍然是一個主要障礙。

傳統 HDD 將數據存儲在磁性材料上，這些磁性材料使用磁性寫入磁頭改變其特性。分子 HDD 技術的工作原理是使用微小分子存儲和處理數據，這些分子在暴露于電壓時會改變其電特性。研究人員使用了 200 個自組裝的 Ru LPH 分子，這些分子排列在薄單層 （SAM） 中，其中釕離子在氧化態和離子積累態之間切換，使用導電原子力顯微鏡 （C-AFM） 尖端改變材料的電導。半徑為 25nm 的 （C-AFM） 針尖通過施加小電壓來控制這些分子變化來寫入和讀取數據，允許每個單元 96 種不同的電導態（6 位存儲），這有點類似于多級單元 NAND。

據研究人員稱，由于該系統不需要強磁場，也不需要加熱介質，因此它以極低的讀取和寫入功耗（pW/位范圍）運行，這對于大規模數據存儲可能非常有效。然而，由于科學家們設想將他們的創新用于基于玻璃基板的旋轉介質的 HDD 外形尺寸，因此實際驅動器的功耗可能會與傳統 HDD 相當，因為電機仍然會消耗功率。

研究人員估計 SAM 層的厚度估計為 ~ 2.54nm。如果我們假設每個 Ru LPH 分子的寬度和長度相似，大約為幾納米，那么 200 個分子排列在一個緊湊的單層中，將占據大約幾十平方納米的面積（即 10-20nm 的寬度和長度）。然后，餐巾紙數學表明，每 200 個自組裝的 Ru LPH 分子存儲 6 位數據可轉換為大約 9.6Gbit/英寸^2（請記住，餐巾紙數學可能是錯誤的），這與 HDD 制造商對傳統硬盤驅動器熱輔助寫入和位模式介質 （BPM） 的期望一致。預計此類采用 HDMR 技術的 HDD 有時會在 2030 年代出現，每個 3.5 英寸 HDD 的容量將超過 120 TB。

雖然 HDMR 有其自身的特點（例如，使用光刻技術的完全圖案化介質），但至少該技術被 HDD 制造商所理解，這可能會使分子 HDD 研究過時，因為當它可能達到成熟并準備好用于商業應用時，HDMR 將進行大規模生產。然而，分子 HDD 技術似乎有一張王牌。

Molecular HDD 可以使用按位 XOR 運算實現內置加密。這意味著系統可以在分子水平上安全地編碼數據，防止未經授權的訪問。這通過加密莫高窟壁畫圖像來證明，其中每個像素的信息都使用 XOR 邏輯進行轉換，然后解密。此外，Molecular HDD 可以直接在存儲單元內執行 AND、OR 和 XOR 等邏輯運算，從而減少對額外計算能力的需求。

盡管具有潛力，但該系統存在一個嚴重缺陷 - C-AFM 針尖的使用壽命短。這些尖端在間歇性使用時持續50到200小時，在連續模式下只能持續5到50小時，根據Blocks & Files的數據。這種限制使得長期、大規模的儲存應用變得不切實際，除非可以開發出更耐用的尖端。如果這個問題得到解決，分子存儲的密度可能會達到甚至超過下一代 HDD 和存檔磁帶存儲的密度。然而，就目前而言，重大的工程挑戰仍然是它成為現有存儲方法的可行替代方案的障礙。