Вчені знайшли спосіб істотно підвищити щільність зберігання даних

0
556
Вчені знайшли спосіб істотно підвищити щільність зберігання даних

По мірі того, як ми генеруємо все більше й більше інформації, потреба у зберіганні даних з високою щільністю, які не губляться з плином часу, стає критичною. Нові плівки на основі наночастинок, які більш ніж у 80 разів тонше людського волосся, можуть допомогти задовольнити цю потребу, надавши матеріали, які дозволяють за допомогою голографічного запису зберігати більш ніж в 1000 разів більше даних, ніж вміщається на DVD-диск. Нова технологія може в один прекрасний день створити крихітні портативні пристрої, що записують та зберігають тривимірні зображення об’єктів або людей.

«В майбутньому ці нові плівки можна було б включати в крихітні чіпи пам’яті, які записують тривимірну кольорову інформацію, яка згодом може розглядатися як тривимірна голограма з реалістичними деталями», — сказав Шенченг Фу, який очолював дослідників з Північно-Східного педагогічного університету в Китаї, що розробили нові плівки. «Оскільки носій інформації є екологічно стійким, пристрій може використовуватися без захисного кожуха, й навіть в суворих радіаційних умовах космічного простору».

У журналі Optical Materials Express дослідники докладно описують процес виготовлення нових плівок і демонструють можливість використання технології для створення екологічно стійкої голографічної системи зберігання. Плівки не тільки вміщують великі обсяги даних, але й також забезпечують швидкість роботи з даними до 1 ГБ в секунду, що приблизно в двадцять разів перевищує швидкість читання сьогоднішньої флеш-пам’яті (автор, швидше за все, має на увазі SD-карти, бо флеш-пам’ять SSD може бути і в кілька разів швидшою).

Зберігання більшої кількості даних в меншому просторі

Нові плівки призначені для зберігання голографічних даних, а сама технологія використовує лазери для створення та читання тривимірних даних у новому матеріалі. Оскільки на нього можна записувати та читати мільйони біт одночасно, робота з голографічними даними відбувається набагато швидше, ніж з оптичними та магнітними дисками, що зазвичай використовуються сьогодні для зберігання даних, які записують та зчитують біти по одному. Голографічний підхід до зберігання даних також характеризується високою щільністю запису, тому що вона відбувається у всьому об’ємі матеріалу, а не тільки на поверхні, й можна записувати декілька зображень в одній області з використанням світла, що падає під різними кутами або складається з різних кольорів.

Нещодавно дослідники експериментували з використанням метал-напівпровідникових нанокомпозитів в якості середовища для зберігання нанорозмірних голограм з високим просторовим дозволом. Пористі плівки, виготовлені з напівпровідникових діоксидів титану та срібла, є перспективними для цього застосування, оскільки вони змінюють колір при впливі на них світла з різними довжинами хвиль або лазерного випромінювання. Тому набір тривимірних зображень можна записати в області фокусування лазерного променя всього за один крок. Незважаючи на те, що плівки можуть використовуватися для зберігання багатохвильових голографічних даних, було показано, що вплив ультрафіолетового випромінювання призводить до стирання даних, що робить плівки нестійкими для довготривалого зберігання інформації.


Запис голографічного зображення на плівки з титану-срібла включає використання лазера для перетворення частинок срібла в катіони срібла, які мають позитивний заряд за рахунок додаткових електронів. «Ми помітили, що ультрафіолетове світло може стерти дані, оскільки воно змушує електрони переходити від напівпровідникової плівки до металевих наночасток, викликаючи таке ж перетворення фотонів, як і лазер», — сказав Фу. «Введення в систему електроноакцепторних молекул (тобто тих, які «накопичують» в собі електрони — прим. перекл.) призводить до того, що деякі електрони переходять з напівпровідника в ці молекули, послаблюючи здатність УФ-випромінювання стирати дані й дозволяє створювати екологічно стійку середу зберігання даних з високою щільністю».

Зміна електронного потоку

Для нових плівок дослідники використовували електроноакцепторні молекули, що мають розміри лише 1-2 нанометра, щоб зруйнувати потік електронів від напівпровідника до металевих наночасток. Вони виготовили напівпровідникові плівки, в яких нанопор мають стільникову структуру, що дозволило наночасткам, електроноакцепторним молекулам і напівпровідникам взаємодіяти один з одним. Вкрай малий розмір електроноакцепторних молекул дозволяє їм прикріплятися всередині пор, при цьому не впливаючи на їх структуру. Готові плівки мали товщину всього 620 нанометрів.

Дослідники протестували нові плівки та виявили, що голограми можуть бути ефективно та з високою стабільністю записані на них навіть при наявності УФ-випромінювання. Вони також продемонстрували, що з використанням електроноакцепторів для зміни електронного потоку утворюються множинні шляхи перенесення електронів, завдяки чому матеріал швидше реагує на лазерний промінь, й тим самим значно прискорюється швидкість запису даних.

«Частинки з благородних металів, таких як срібло, зазвичай розглядаються як середовище з повільним відгуком для оптичного зберігання», — сказав Фу. «Ми показуємо, що використання нового електронного транспортного потоку покращує швидкість оптичного відгуку частинок, зберігаючи при цьому інші їх переваги для зберігання інформації».

Дослідники планують протестувати екологічну стабільність нових плівок, провівши серію випробувань. Вони також відзначають, що для реальних застосувань плівок знадобиться розробка високоефективних методів реконструкції тривимірних зображень і технології представлення кольору для відображення або читання збережених даних.

Оцініть статтю

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here