Unter Verwendung der Nanotechnologie, zum von Datenbreite Zu Erhöhen

Professor Minimales GU und Xiangping Li, Mitte für Mikro--Photonics, Fähigkeit der Technik und Industrielle Wissenschaften, Swinburne-Technische Hochschule, Australien
Entsprechender Autor: mgu@swin.edu.au

Informationsspeicherung ist solch ein wichtiger Aspekt, dass sie mit der Entwicklung der Informationstechnologie vorangegangen hat. Als eine der viel versprechendsten Teilmengen, hat optischer Datenspeicher zu eine Reihe revolutionäre Fortschritte in diesem Bereich geführt. Eine der schwierigen Aufgaben ist, das schnelle Wachstum in der Nachfrage nach Speicherkapazität zu treffen. Stück für Stück tauchen optischer Datenspeicher wie (CDs) Digitalschallplatten, (DVDs) DVD und Blu-ray Discs (Blau-Strahlen) als Dichte des hohen Speichers, hoher Widerstand zu den intensiven elektromagnetischen Strahlungs-, kompakten und tragbarenanlagen auf. Jede Technologie kommt mit neuer Reihenentwicklung der Speicherkapazität aber auch mit seiner eigenen Beschränkung.

Aktueller optischer Datenträger, wie die CDs, DVDs und Blau-Strahlen speichert Daten als Reihe reflektierende Kennzeichen, die durch ein fokussiertes Laserstrahl auf einer internen Oberfläche einer Platte eingeführt werden. In allen diesen Fällen werden Daten innerhalb einer zweidimensionalen (2D) Schicht gespeichert, in der die Informationen weniger als 0,01% des Volumens einer Platte besetzen1. Begrenzt durch die Interaktion der Aufnahmewellenlänge und die numerische Öffnung des umkodierenden Objektivs, ist die maximale Kapazität ungefähr 700 Megabytes (MB) für eine CD, 4,5 Gigabytes (GB) für ein DVD und 25 GB für eine Blu-ray Disc. Sie ist möglich für Platten, zwei anzuhalten oder sogar mehr dieser Datenschichten, um die Kapazität zu erweitern, aber die Anzahl von Schichten wird schwer durch die Leistungsfähigkeit des Entbindens wendenden Lasers in ein starkes Volumen begrenzt.

Eine revolutionäre Technik von Zweiphoton (2P) Erregung bis eine Femtosekunde (fs) pulsierte Laserstrahl- von einer Impulsdauer von 100, die Rumpfstation (1 s = Rumpfstation15 10) eingeführt worden ist, die den dreidimensionalen (3D) größtintegrierten Speicherbauelementen oder manchmal der Ruf-Technologie 3DCD leuchtet. Die Schönheit der Technik 2P ist, dass sie eine bessere begrenzte fokussierte Spotgröße erlaubt und eine viel höhere Leistungsfähigkeit der Eindringtiefe, die bedeutet, eine höhere Speicherdichte in jeder Schicht sowie eine größere Zahl von Informationen eine Platte kann anhalten überlagert.

ist optischer Speicher der Daten 3D der Ausdruck, der zu jedem möglichem Formular des optischen Datenspeichers gegeben wird, in dem Informationen aufgezeichnet werden und/oder mit dreidimensionaler Auflösung lesen können.

Im Jahre 1998 hat das Datenspeichergerät des ersten rewritable Bits 3D der Welt optische, das in unserer Gruppe erzielt wird, eine Kapazität von 44 Gbits/cm gezeigt, 3 indem es Erregung 2P annahm, gleichwertig mit 5mal die aktuelle DVD-Kapazität2,3. Später entdeckte unsere Gruppe, dass eine neue körperliche Vorrichtung der Erregung erhöhten Fluoreszenz 2P der Flüssigkristalle und der 3D Speicherkapazität bis zu 450 Gigabits/cm3 im Jahre 2004 demonstriert wurde4. Dieses Ergebnis ist mit 50mal die aktuelle DVD-Kapazität gleichwertig und war die Speicherdichte der Daten 3D der Welt höchste bis 2008.

Die Datenbreite der Platte 3DCD der Größe eines DVD wird durch die theoretischen Beschränkung ungefähr Terabyte/Platte vorausgesagt5. Um die Datenspeichergrenze auf die Technologie 3DCD zu brechen, hat unsere Gruppe die bahnbrechende Idee entwickelt, die „Polarisationskodierung und Spektralkodierung“ genannt wird, die mehrdimensionalen optischen Datenspeicher genannt wird. Das Konzept ist, Multizustände von Informationen in der gleichen x-y-z räumlichen Region eines Aufnahmemediums aufzuzeichnen.

Ermöglicht durch die neuen Fortschritte der Nanotechnologie, wegen der Eleganz einer großen Empfindlichkeit 2P und selektiven der Erregungseigenschaften der scharfen Richtung von nanoparticles6, können die Informationen in zusätzliche Abmessungen eines Schreibstrahls wie Spektren oder Polarisation gemultiplext werden und einzeln adressiert werden, wie in der Feige dargestellt worden. 1. Darüber hinaus ermöglichen nanoparticles mehrdimensionale kodierungstechnik mit verbesserter Empfindlichkeit und viel verringertes Kreuz spricht. Es kann die aktuelle Speicherkapazität durch Größenordnungen möglicherweise erhöhen, das nicht durch die Ortsauflösung der fokussierten Spotgröße begrenzt wird.

Im Jahre 2008 hat unsere Gruppe die ersten vierdimensionalen optischen Datenspeichergeräte der Welt in zerstreuten Polymermaterialien des Quantums Gestänge Polarisationskodierungstechnik annehmend demonstriert7. Diesem Prinzip Folgend, hat unsere Gruppe Rekordhoch-Speicherkapazität einer Welt von 1,6 Terabyte/Platte in metallische nanorods zerstreutem Medium erzielt, indem sie die Polarisation und Spektren anwendete, die gleichzeitig Techniken kodieren8.

Abbildung 1. Entwurf des mehrdimensionalen optischen Datenspeichers durch photoreaction von Gestänge-förmigen nanoparticles. (a) Abbildung der Polarisation-selektiven Abhängigkeit der Erregung 2P und der Emission der Quantumsgestänge auf dem Polarisationszustand. (b) Polarisationsabhängigkeit der Fluoreszenzintensität auf ErregungsPolarisationszustand (rote Kreise) und Emissionsrichtungen (blaue Quadrate). Informationen sind die Polarisation und Spektren, die in mehrschichtigem innerhalb des Mediums gemultiplext werden. Ein zeichnete die Schicht auf, die durch gelbe ausgestrichene Linie angezeigt wurde, wird adressiert unter Verwendung der Kreis- polarisierten breiten Bandquelle, wie in (c) dargestellt. Die gemultiplexten Informationen können mit der entsprechenden Polarisation (angezeigt worden durch den Pfeil) und Wellenlänge einzeln adressiert werden, wie im (d) und im (e) dargestellt.

Unsere Quantitätssprungsleistung hat die Basis geboten, damit wir mit einer beschleunigenden Reise zur neuen Ära von mehrdimensionalen Anlagen optischen Speichers Petabyte beginnen (1 Petabyte = 1.000 Bytes Trillion)), gleichwertig mit 10.000mal die aktuelle DVD-Kapazität. Dieses mehrdimensionale optische Datenspeicherkonzept ist der Kernparadigmenwechsel für die optischen Datenspeichergeräte, die mehrdimensionale CDs (MDCDs) genannt werden, die in den folgenden 5-10 Jahren auftauchen. Wenn erfolgreich, weckt diese neue Technologie untere hohe Drehbewegung in jeder Ecke unserer modernen Lebensdauer wie Ausbildung, tragbares Bankwesen, globale Esicherheit und Fernmedizin sowie führt zu enormen wirtschaftlichen Nutzen in Australien.

Zum Beispiel verbringen die jungen Leute fast 20 Jahre studierend in den Schulen gerade wegen des langsamen Speicherprozesses und der begrenzten Kapazität des menschlichen Gehirns. Bis dahin sind das MDCDs erhältlich, kann eine Platte 1Petabytes alle Informationen verwahren und Kenntnisse man können in 20 Jahre' traditionelle Schulwesen lernen! Das heißt, kann eine Petabytes-Platte junge Leute vom langweilige Schulleben befreien und sie retten 20 Jahre! Wenn Film Ihre Sorgfalt ist, muss die Kapazität eines Films umdefiniert werden. vor 10 Jahren, ist die Kapazität eines zweistündigen Films von VCD-Qualität ungefähr 5GB. Strom, ein DVD-Qualitätsfilm ist über 15GB und ein hochauflösender Film ist über 50GB. Stellen Sie sich 10 Jahre später, der Film ist 3D vor, das zeigbar sind, die Umgebung, die simulationable sind und der menschliche Gehirnstrom simulationable. Wir erwarten, dass die Kapazität eines Films bis dahin ein Minimum 1000GB sein würde.


Bezüge

1. D. Tag, M. GU und A. Smallridge, „Zusammenfassung des optischen Datenspeichers,“ in der Infrarotholographie für optische Nachrichtenübertragungen (Springer Berlin, Heidelberg, 2003), S. 1.
2. D. Tag, M. GU und A. Smallridge, „Gebrauch von Zweiphoton Erregung für optischen Datenspeicher des löschbar-rewritable dreidimensionalen Bits in einem photorefractive Polymer,“ Entscheiden. Lett. 24, 948 (1999).
3. D. Tag, M. GU und A. Smallridge, „optischer Datenspeicher des Rewritable Bits 3D in einem PMMA-basierten photorefractive Polymer,“ Adv. Mater. 13, 1005 (2001).
4. D. zerstreuten McPhail und M. GU, „Gebrauch von Polarisationsempfindlichkeit für dreidimensionalen optischen Datenspeicher im Polymer Flüssigkristalle unter Zweiphoton Beleuchtung,“ Appl. Phys. Lett. 81, 1160 (2002).
5. D. Tag und M. GU, „Effekte von Brechungskoeffizient-Nichtübereinstimmung auf dreidimensionale optische Datenspeicherdichte in einem Zweiphoton Bleichpolymer,“ Appl. Entscheiden Sie. 37, 6299 (1998).
6. X. Erhöhte Li, J. Van Embden, J.W.M. Chon und M. GU, „Zweiphoton Absorption von nanocrystal Gestängen der CDs,“ Appl. Phys. Lett. 94, 103117 (2009).
7. X. zerstreuten Li, J.W.M. Chon, R.A. Evans und M. GU, „Quantum-Gestänge photopolymers für mehrdimensionale photonische Anwendungen,“ Entscheiden. Drücken Sie 17, 2954 aus (2009).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon und M. GU, „Fünf-Dimensional optische Aufnahme vermittelt durch Oberflächen- Plasmons in den Gold-nanorods,“ Natur 459, 410 (2009).

Copyright AZoNano.com, Prof Min GU (Swinburne-Technische Hochschule)

Date Added: Sep 16, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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