Penyelidik di Universiti Southampton telah membangunkan kaedah penulisan laser pantas dan cekap tenaga untuk menghasilkan struktur nano berketumpatan tinggi dalam kaca silika. Struktur kecil ini boleh digunakan untuk penyimpanan data optik lima dimensi (5D) jangka panjang, lebih daripada 10.000 kali lebih tumpat daripada teknologi penyimpanan cakera optik Blue-Ray.
Penyimpanan data jenis ini menggunakan tiga lapisan titik skala nano pada cakera kaca. Saiz, orientasi dan kedudukan (dalam tiga dimensi) titik memberikan lima "dimensi" yang digunakan untuk mengekod data.
Menurut penyelidik, cakera 5D mungkin masih boleh dibaca selepas 13.8 bilion tahun, tetapi ia akan mengejutkan jika seseorang masih ada untuk membacanya pada masa itu. Dalam jangka pendek, media optik 5D juga boleh bertahan selepas dipanaskan hingga 1.000 darjah Celsius.
Teknik dibangunkan oleh penyelidik PhD Yuhao Lei menggunakan laser femtosecond kadar ulangan yang tinggi. Proses ini bermula dengan nadi pembenihan yang mencipta vakum nano, tetapi nadi laju sebenarnya tidak perlu menulis data. Denyutan lemah yang berulang mengeksploitasi fenomena yang dikenali sebagai peningkatan medan dekat untuk memahat struktur nano dengan cara yang lebih lancar. Para penyelidik menilai denyutan laser pada tahap kuasa yang berbeza dan mendapati tahap yang mempercepatkan penulisan tanpa merosakkan cakera kaca silika.
Kajian melaporkan kadar data maksimum sebanyak satu juta voxel sesaat, tetapi setiap bit memerlukan beberapa voxel dalam sistem optik 5D. Ini bersamaan dengan kadar data kira-kira 230 kilobait sesaat. Pada ketika ini, adalah mungkin untuk mengisi salah satu cakera, yang kapasitinya dianggarkan pada 500 TB. Ia akan mengambil masa kira-kira dua bulan untuk menulis sejumlah besar data, selepas itu ia tidak boleh diubah.
"Individu dan organisasi menjana set data yang lebih besar, mewujudkan keperluan terdesak untuk bentuk storan data yang lebih cekap dengan kapasiti tinggi, penggunaan kuasa yang rendah dan jangka hayat yang panjang," kata penyelidik Yuhao Lei, dari University of Southampton, UK. "Walaupun sistem berasaskan awan lebih direka untuk data sementara, kami percaya bahawa penyimpanan data 5D dalam kaca boleh berguna untuk penyimpanan data jangka panjang untuk arkib negara, muzium, perpustakaan atau organisasi persendirian."
Walaupun penyimpanan data optik 5D pada bahan lutsinar telah ditunjukkan pada masa lalu, telah ditunjukkan bahawa adalah sukar untuk menulis data dengan cukup pantas dan dengan ketumpatan yang cukup untuk aplikasi dunia sebenar. Untuk mengatasi halangan ini, para penyelidik menggunakan laser femtosaat kadar pengulangan yang tinggi untuk mencipta telaga kecil yang mengandungi struktur unik seperti nanolamella berukuran hanya 500 x 50 nanometer setiap satu.
Daripada menggunakan laser femtosecond untuk menulis terus pada kaca, para penyelidik memanfaatkan cahaya untuk menghasilkan fenomena optik yang dikenali sebagai peningkatan medan dekat, di mana struktur seperti nanolamella dihasilkan oleh beberapa denyutan yang lemah. vakum nano yang dihasilkan oleh letupan mikro nadi tunggal. Penggunaan penambahbaikan medan dekat untuk mengarang struktur nano telah meminimumkan kerosakan terma yang menjadi masalah untuk pendekatan lain menggunakan laser berulang frekuensi tinggi.
Oleh kerana struktur nano adalah anisotropik, ia menghasilkan birefringence yang boleh dicirikan oleh orientasi paksi cahaya perlahan (dimensi ke-4, sepadan dengan orientasi struktur nanolaminate) dan daya lengah (dimensi ke-5, ditakrifkan oleh saiz struktur nano) . Apabila data direkodkan pada kaca, orientasi paksi perlahan dan kekuatan kelewatan boleh dikawal oleh polarisasi dan intensiti cahaya, masing-masing.
"Pendekatan baharu ini meningkatkan kelajuan penulisan data ke tahap praktikal, supaya kami boleh menulis berpuluh-puluh gigabait data dalam jumlah masa yang munasabah," kata Lei. Struktur nano ketepatan yang sangat setempat membenarkan kapasiti data yang lebih besar, kerana lebih banyak voxel boleh ditulis dalam voxel unit. Selain itu, penggunaan cahaya berdenyut mengurangkan tenaga yang diperlukan untuk menulis. «
Para penyelidik menggunakan kaedah baharu mereka untuk menulis 5 gigabait data teks ke cakera kaca. silika sebesar cakera padat konvensional, dengan ketepatan bacaan hampir 100%. Setiap voxel mengandungi empat bit maklumat, dan kedua-dua voxel sepadan dengan satu aksara teks. Dengan ketumpatan tulis yang ditawarkan oleh kaedah tersebut, cakera boleh memuatkan 500 terabait data. Dengan kemas kini sistem yang membenarkan penulisan selari, para penyelidik mengatakan bahawa jumlah data ini sepatutnya boleh ditulis dalam kira-kira 60 hari.
Dengan sistem semasa, kami mempunyai keupayaan untuk mengekalkan terabait data, yang boleh digunakan, sebagai contoh, untuk memelihara maklumat DNA seseorang yang kini berusaha untuk meningkatkan kelajuan penulisan kaedahnya dan menjadikan teknologi itu boleh digunakan di luar makmal. Ia juga perlu untuk membangunkan kaedah membaca data yang lebih pantas untuk aplikasi pergudangan data praktikal.
Fuente: https://www.osapublishing.org/