I ricercatori dell'Università di Southampton hanno sviluppato un metodo di scrittura laser veloce ed efficiente dal punto di vista energetico per produrre nanostrutture ad alta densità in vetro di silice. Queste piccole strutture può essere utilizzato per l'archiviazione ottica dei dati 5D (10.000D) a lungo termine, oltre XNUMX volte più denso della tecnologia di archiviazione su disco ottico Blue-Ray.
Questo tipo di archiviazione dei dati utilizza tre livelli punti su scala nanometrica su un disco di vetro. La dimensione, l'orientamento e la posizione (in tre dimensioni) dei punti danno le cinque "dimensioni" utilizzate per codificare i dati.
Secondo i ricercatori, un disco 5D potrebbe essere ancora leggibile dopo 13.8 miliardi di anni, ma sarebbe sorprendente se qualcuno fosse ancora in giro a leggerlo in quel momento. A breve termine, anche i supporti ottici 5D potrebbero sopravvivere dopo essere stati riscaldati a 1.000 gradi Celsius.
la tecnica sviluppato dal ricercatore PhD Yuhao Lei utilizza un laser a femtosecondi alto tasso di ripetizione. Il processo inizia con un impulso di semina che crea un nano vuoto, ma l'impulso veloce non ha effettivamente bisogno di scrivere dati. Gli impulsi deboli ripetuti sfruttano un fenomeno noto come potenziamento del campo vicino per scolpire le nanostrutture in modo più fluido. I ricercatori hanno valutato gli impulsi laser a diversi livelli di potenza e hanno trovato un livello che accelera la scrittura senza danneggiare il disco di vetro di silice.
Lo studio riporta una velocità dati massima di un milione di voxel al secondo, ma ogni bit richiede diversi voxel nei sistemi ottici 5D. Ciò equivale a una velocità dati di circa 230 kilobyte al secondo. A questo punto è possibile riempire uno dei dischi, la cui capacità è stimata in 500 TB. Ci vorrebbero circa due mesi per scrivere una così grande quantità di dati, dopodiché non è più possibile modificarla.
"Individui e organizzazioni stanno generando set di dati sempre più grandi, creando un disperato bisogno di forme più efficienti di archiviazione dei dati con alta capacità, basso consumo energetico e lunga durata", ha affermato il ricercatore Yuhao Lei, dell'Università di Southampton, nel Regno Unito. "Mentre i sistemi basati su cloud sono più progettati per dati temporanei, riteniamo che l'archiviazione dei dati 5D in vetro potrebbe essere utile per l'archiviazione dei dati a lungo termine per archivi nazionali, musei, biblioteche o organizzazioni private", ha aggiunto.
Sebbene l'archiviazione ottica di dati 5D in materiali trasparenti sia stata dimostrata in passato, è stato dimostrato che è difficile scrivere dati abbastanza velocemente e con una densità sufficiente per le applicazioni del mondo reale. Per superare questo ostacolo, i ricercatori hanno utilizzato un laser a femtosecondi ad alta frequenza di ripetizione per creare piccoli pozzi che contengono una struttura unica simile a una nanolamella che misura solo 500 x 50 nanometri ciascuno.
Invece di utilizzare il laser a femtosecondi per scrivere direttamente sul vetro, i ricercatori hanno sfruttato la luce per produrre un fenomeno ottico noto come miglioramento del campo vicino, in cui una struttura simile a una nanolamella viene generata da pochi impulsi deboli. nano vuoto generato da una microesplosione a singolo impulso. L'uso del miglioramento del campo vicino per fabbricare le nanostrutture ha ridotto al minimo il danno termico che è stato problematico per altri approcci che utilizzano laser ripetitivi ad alta frequenza.
Poiché le nanostrutture sono anisotrope, producono una birifrangenza che può essere caratterizzata dall'orientamento dell'asse lento della luce (4a dimensione, corrispondente all'orientamento della struttura del nanolaminato) e dalla forza di ritardo (5a dimensione, definita dalla dimensione della nanostruttura) . Quando i dati vengono registrati su vetro, l'orientamento dell'asse lento e l'intensità del ritardo possono essere controllati rispettivamente dalla polarizzazione e dall'intensità della luce.
"Questo nuovo approccio migliora la velocità di scrittura dei dati a livello pratico, in modo da poter scrivere decine di gigabyte di dati in un ragionevole lasso di tempo", ha affermato Lei. Le nanostrutture di precisione altamente localizzate consentono una maggiore capacità di dati, poiché è possibile scrivere più voxel in un volume unitario. Inoltre, l'uso della luce pulsata riduce l'energia necessaria per scrivere. «
I ricercatori hanno usato il loro nuovo metodo per scrivere 5 gigabyte di dati di testo su un disco di vetro. silice delle dimensioni di un compact disc convenzionale, con una precisione di lettura di quasi il 100%. Ogni voxel conteneva quattro bit di informazioni ed entrambi i voxel corrispondevano a un carattere di testo. Con la densità di scrittura offerta dal metodo, il disco potrebbe contenere 500 terabyte di dati. Con gli aggiornamenti di sistema che consentono la scrittura parallela, i ricercatori affermano che dovrebbe essere possibile scrivere questa quantità di dati in circa 60 giorni.
Con il sistema attuale, abbiamo la possibilità di preservare terabyte di dati, che potrebbero essere utilizzati, ad esempio, per preservare le informazioni sul DNA di una persona che ora sta lavorando per aumentare la velocità di scrittura del suo metodo e rendere fruibile la tecnologia al di fuori del laboratorio. Sarà inoltre necessario sviluppare metodi più veloci di lettura dei dati per applicazioni pratiche di data warehousing.
fonte: https://www.osapublishing.org/