Para peneliti di University of Southampton telah mengembangkan metode penulisan laser cepat dan hemat energi untuk menghasilkan struktur nano berdensitas tinggi dalam kaca silika. Struktur kecil ini dapat digunakan untuk penyimpanan data optik jangka panjang lima dimensi (5D), lebih dari 10.000 kali lebih padat daripada teknologi penyimpanan cakram optik Blue-Ray.
Jenis penyimpanan data ini menggunakan tiga lapisan poin skala nano pada piringan kaca. Ukuran, orientasi dan posisi (dalam tiga dimensi) dari titik memberikan lima "dimensi" yang digunakan untuk mengkodekan data.
Menurut peneliti, disk 5D mungkin masih dapat dibaca setelah 13.8 miliar tahun, tetapi akan mengejutkan jika seseorang masih ada untuk membacanya pada saat itu. Dalam jangka pendek, media optik 5D juga bisa bertahan setelah dipanaskan hingga 1.000 derajat Celcius.
Tekniknya dikembangkan oleh peneliti PhD Yuhao Lei menggunakan laser femtosecond tingkat pengulangan yang tinggi. Prosesnya dimulai dengan pulsa penyemaian yang menciptakan vakum nano, tetapi pulsa cepat sebenarnya tidak perlu menulis data. Pulsa lemah yang berulang mengeksploitasi fenomena yang dikenal sebagai peningkatan medan dekat untuk memahat struktur nano dengan cara yang lebih halus. Para peneliti mengevaluasi pulsa laser pada tingkat daya yang berbeda dan menemukan tingkat yang mempercepat penulisan tanpa merusak cakram kaca silika.
Studi melaporkan kecepatan data maksimum satu juta voxel per detik, tetapi setiap bit memerlukan beberapa voxel dalam sistem optik 5D. Ini setara dengan kecepatan data sekitar 230 kilobyte per detik. Pada titik ini, dimungkinkan untuk mengisi salah satu disk, yang kapasitasnya diperkirakan mencapai 500 TB. Dibutuhkan sekitar dua bulan untuk menulis data dalam jumlah besar, setelah itu tidak dapat diubah.
"Individu dan organisasi menghasilkan kumpulan data yang semakin besar, menciptakan kebutuhan mendesak akan bentuk penyimpanan data yang lebih efisien dengan kapasitas tinggi, konsumsi daya rendah, dan umur panjang," kata peneliti Yuhao Lei, dari University of Southampton, Inggris. "Meskipun sistem berbasis cloud lebih dirancang untuk data sementara, kami percaya bahwa penyimpanan data 5D dalam kaca dapat berguna untuk penyimpanan data jangka panjang untuk arsip nasional, museum, perpustakaan, atau organisasi swasta."
Meskipun penyimpanan optik data 5D dalam bahan transparan telah ditunjukkan di masa lalu, telah ditunjukkan bahwa sulit untuk menulis data dengan cukup cepat dan dengan kepadatan yang cukup untuk aplikasi dunia nyata. Untuk mengatasi rintangan ini, para peneliti menggunakan laser femtosecond dengan tingkat pengulangan tinggi untuk membuat sumur kecil yang berisi struktur mirip nanolamella unik yang masing-masing berukuran hanya 500 x 50 nanometer.
Daripada menggunakan laser femtosecond untuk menulis langsung di kaca, para peneliti memanfaatkan cahaya untuk menghasilkan fenomena optik yang dikenal sebagai peningkatan medan dekat, di mana struktur seperti nanolamella dihasilkan oleh beberapa pulsa lemah. nano vakum yang dihasilkan oleh ledakan mikro pulsa tunggal. Penggunaan peningkatan medan dekat untuk membuat struktur nano telah meminimalkan kerusakan termal yang telah bermasalah untuk pendekatan lain menggunakan laser berulang frekuensi tinggi.
Karena struktur nano bersifat anisotropik, mereka menghasilkan birefringence yang dapat dicirikan oleh orientasi sumbu lambat cahaya (dimensi ke-4, sesuai dengan orientasi struktur nanolaminasi) dan gaya tunda (dimensi ke-5, ditentukan oleh ukuran struktur nano) . Ketika data direkam pada kaca, orientasi sumbu lambat dan kekuatan penundaan dapat dikontrol oleh polarisasi dan intensitas cahaya, masing-masing.
"Pendekatan baru ini meningkatkan kecepatan penulisan data ke tingkat yang praktis, sehingga kami dapat menulis puluhan gigabyte data dalam waktu yang wajar," kata Lei. Struktur nano presisi yang sangat terlokalisasi memungkinkan kapasitas data yang lebih besar, karena lebih banyak voxel dapat ditulis dalam volume satuan. Selain itu, penggunaan cahaya berdenyut mengurangi energi yang dibutuhkan untuk menulis. «
Para peneliti menggunakan metode baru mereka untuk menulis 5 gigabyte data teks ke disk kaca. silika seukuran compact disc konvensional, dengan akurasi pembacaan hampir 100%. Setiap voxel berisi empat bit informasi, dan kedua voxel cocok dengan satu karakter teks. Dengan kepadatan tulis yang ditawarkan oleh metode ini, disk dapat menampung 500 terabyte data. Dengan pembaruan sistem yang memungkinkan penulisan paralel, para peneliti mengatakan seharusnya mungkin untuk menulis jumlah data ini dalam waktu sekitar 60 hari.
Dengan sistem saat ini, kami memiliki kemampuan untuk menyimpan terabyte data, yang dapat digunakan, misalnya, untuk melestarikan informasi DNA seseorang yang sekarang bekerja untuk meningkatkan kecepatan penulisan metodenya dan membuat teknologinya dapat digunakan di luar laboratorium. Juga perlu untuk mengembangkan metode pembacaan data yang lebih cepat untuk aplikasi pergudangan data yang praktis.
sumber: https://www.osapublishing.org/