Истраживачи са Универзитета у Саутемптону развили су брзи ласерски метод писања и енергетски ефикасан за производњу наноструктура високе густине у силицијум стаклу. Ове мале структуре може се користити за оптичко складиштење података дугорочно петодимензионално (5Д), више од 10.000 пута гушће од Блуе-Раи технологије складиштења оптичких дискова.
Овај тип складиштења података користи три слоја наносмерне тачке на стакленом диску. Величина, оријентација и положај (у три димензије) тачака дају пет „димензија“ које се користе за кодирање података.
Према истраживачима, 5Д диск би могао и даље бити читљив након 13.8 милијарди година, али би било изненађујуће да је неко још увек био у близини да је прочита у то време. Краткорочно, 5Д оптички медији би такође могли да преживе након што се загреју на 1.000 степени Целзијуса.
Техника коју је развио доктор докторских наука Иухао Леи користи фемтосекундни ласер висока стопа понављања. Процес почиње сејањем импулса који ствара нано вакуум, али брзи пулс заправо не треба да пише податке. Понављани слаби импулси користе феномен познат као побољшање блиског поља за обликовање наноструктура на глаткији начин. Истраживачи су проценили ласерске импулсе на различитим нивоима снаге и пронашли ниво који убрзава писање без оштећења диска од силицијумског стакла.
Студија извештава о максималној брзини података од милион воксела у секунди, али сваки бит захтева неколико воксела у 5Д оптичким системима. Ово је једнако брзини података од приближно 230 килобајта у секунди. У овом тренутку је могуће напунити један од дискова, чији је капацитет процењен на 500 ТБ. За писање тако велике количине података било би потребно око два месеца, након чега се не могу мењати.
„Појединци и организације стварају све веће скупове података, стварајући очајничку потребу за ефикаснијим облицима складиштења података са високим капацитетом, малом потрошњом енергије и дугим животним веком“, рекао је истраживач Иухао Леи са Универзитета Саутемптон, Велика Британија. „Док су системи засновани на облаку више дизајнирани за привремене податке, верујемо да би складиштење 5Д података у стаклу могло бити корисно за дуготрајније складиштење података за националне архиве, музеје, библиотеке или приватне организације.
Иако је оптичко складиштење 5Д података у транспарентним материјалима демонстрирано у прошлости, показало се да тешко је писати податке довољно брзо и довољно густине за апликације у стварном свету. Да би превазишли ову препреку, истраживачи су користили фемтосекундни ласер са великом стопом понављања да би створили сићушне бунаре који садрже јединствену структуру налик наноламели величине само 500 к 50 нанометара сваки.
Уместо да користе фемтосекундни ласер за писање директно на стаклу, истраживачи су искористили светлост да произведу оптички феномен познат као побољшање блиског поља, у коме се структура налик наноламели генерише неколико слабих импулса. нано вакуум генерисан микро експлозијом једног импулса. Употреба побољшања блиског поља за производњу наноструктура је минимизирала термичка оштећења која су била проблематична за друге приступе који користе високофреквентне понављајуће ласере.
Пошто су наноструктуре анизотропне, оне производе дволом који се може окарактерисати оријентацијом споре осе светлости (4. димензија, која одговара оријентацији наноламинатне структуре) и силом кашњења (5. димензија, дефинисана величином наноструктуре) . Када се подаци снимају на стаклу, оријентација споре осе и јачина кашњења могу се контролисати поларизацијом и интензитетом светлости, респективно.
„Овај нови приступ побољшава брзину писања података на практичан ниво, тако да можемо да запишемо десетине гигабајта података у разумном временском периоду“, рекао је Леи. Високо локализоване прецизне наноструктуре омогућавају већи капацитет података, пошто више воксела може да се упише у јединични волумен. Поред тога, употреба пулсног светла смањује енергију потребну за писање. «
Истраживачи су користили свој нови метод за писање 5 гигабајта текстуалних података на стаклени диск. силицијум величине конвенционалног компакт диска, са прецизношћу очитавања од скоро 100%. Сваки воксел је садржао четири бита информација, а оба воксела су одговарала једном карактеру текста. Са густином писања коју нуди овај метод, диск би могао да садржи 500 терабајта података. Са ажурирањима система која омогућавају паралелно писање, истраживачи кажу да би требало бити могуће написати ову количину података за око 60 дана.
Са тренутним системом, имамо могућност да сачувамо терабајте података који би могли да се користе, на пример, да се сачувају ДНК информације особе која сада ради на повећању брзине писања свог метода и да технологија учини употребљивом ван лабораторије. Такође ће бити неопходно развити брже методе читања података за практичне апликације за складиштење података.
izvor: https://www.osapublishing.org/