Usando la Nanotecnología Para Aumentar Capacidad de Datos

Profesor Gu y Xiangping Mínimos Li, Centro para Micro-Photonics, Facultad de Ingeniería y Ciencias Industriales, Universidad Tecnológica de Swinburne, Australia
Autor Correspondiente: mgu@swin.edu.au

El almacenamiento de Información es un aspecto tan importante que ha estado promoviendo el revelado de la tecnología de la información. Como uno de los subconjuntos más prometedores, el almacenamiento de datos óptico ha llevado a una serie de avances revolucionarios en esta área. Una de las tareas desafiadoras es resolver el incremento rápido en la demanda para la memoria. Poco a poco el almacenamiento de datos óptico tal como compact-disc (CDs), los discos de vídeo digital (DVDs) y los Discos blu-ray (Azul-Rayos) emergen como densidad de alta memoria, alta resistencia a los sistemas electromágneticos intensos de la radiación, compactos y portátiles. Cada tecnología viene con la nueva extensión de la memoria pero también con su propia limitación.

Los media de almacenamiento ópticos Actuales de datos, tales como los Cdes, DVDs y los Azul-Rayos salvan datos como serie de marcas reflexivas introducidas por un de rayo láser enfocada en una superficie interna de un disco. En todos estos casos, los datos se salvan dentro (de una 2.a) capa bidimensional, donde la información ocupa menos de 0,01% del volumen de un disco1. Limitado por la acción recíproca de la longitud de onda del registro y la apertura numérica del lente de recodificación, la capacidad máxima es aproximadamente 700 Megabytes (MB) para un CD, 4,5 Gigabytes (GB) para un DVD y 25 GB para un Disco blu-ray. Es posible que los discos sujeten dos o aún más de estas capas de datos para desplegar la capacidad, pero el número de capas es limitado seriamente por la eficiencia de entregar el laser de dirección en un volumen grueso.

Una técnica revolucionaria de la excitación del dos-fotón (2P) por un femtosegundo (fs) pulsó de rayo láser de una duración del pulso de 100 que se ha introducido el fs (1 s =15 10 fs) que enciende hacia arriba los dispositivos de memoria tridimensionales (3D) o la tecnología a veces llamada 3DCD. La belleza de la técnica 2P es que permite una mejor talla de mancha enfocada lindada y una eficacia mucho más alta de la profundidad de penetración, que significa una densidad más alta del almacenamiento en cada capa así como un número más grande de información acoda un disco puede sujetar.

el almacenamiento de datos óptico 3D es el término dado a cualquier formulario del almacenamiento de datos óptico en el cual la información pueda ser registrada y/o leer con la resolución tridimensional.

En 1998, el dispositivo de almacenamiento óptico de los datos del primer dígito binario reescribible 3D del mundo logrado en nuestro grupo ha demostrado una capacidad de 44 Gbits/cm3 adoptando la excitación 2P, equivalente a 5 veces la capacidad actual del DVD2,3. Más Adelante, nuestro grupo descubrió que un nuevo mecanismo físico de la fluorescencia aumentada excitación 2P de cristales líquidos y de una memoria 3D hasta 450 Gigabits/cm3 fue demostrado en 20044. Este resultado es equivalente a 50 veces la capacidad actual del DVD y era la densidad más alta del almacenamiento de los datos 3D del mundo hasta 2008.

La capacidad de datos del disco 3DCD de la talla de un DVD es predicha por los Terabyte teóricos/disco de la limitación aproximadamente5. Para romper el límite del almacenamiento de datos de la tecnología 3DCD, nuestro grupo ha desarrollado la idea de fractura de tierra llamada “codificación de la polarización y la codificación espectral”, que se llama almacenamiento de datos óptico multidimensional. El concepto es registrar multi-estados de la información en la misma región espacial del x-y-z de un media del registro.

Facilitado por los avances recientes de la nanotecnología, debido a la elegancia de una sensibilidad grande 2P y de propiedades selectivas de la excitación de la dirección sostenida de nanoparticles6, la información se puede multiplexar en dimensiones físicas adicionales de un haz de registro tales como espectros o la polarización y dirigido individualmente, como se ilustra en Fig. 1. Además, los nanoparticles facilita técnica multidimensional de la codificación con sensibilidad mejorada y la cruz mucho reducida habla. Puede potencialmente aumentar la memoria actual en órdenes de magnitud, que no es limitada por la resolución espacial de la talla de mancha enfocada.

En 2008, nuestro grupo ha demostrado los primeros dispositivos de almacenamiento ópticos cuadridimensionales de los datos del mundo en materiales de polímero dispersos las varillas del quantum que adoptaba técnica de la codificación de la polarización7. Siguiendo ese principio, nuestro grupo ha logrado la memoria del récord de un mundo de 1,6 Terabyte/disco en media disperso los nanorods metálicos aplicando la polarización y los espectros que codificaban técnicas simultáneamente8.

Cuadro 1. Esquema del almacenamiento de datos óptico multidimensional por el photoreaction de nanoparticles varilla-dados forma. (a) Ejemplo de la dependencia polarización-selectiva de la excitación 2P y de la emisión de las varillas del quantum del estado de polarización. (b) Dependencia de la Polarización de la intensidad de la fluorescencia del estado de polarización de la excitación (círculos rojos) y de las direcciones de la emisión (cuadrados azules). La Información es polarización y espectros multiplexados en de múltiples capas dentro del media. Uno registró la capa indicada por la línea discontinua amarilla se dirige usando fuente amplia circular polarizada de la banda como se ilustra en (c). La información multiplexada se puede dirigir individualmente con la polarización correspondiente (indicada por la flecha) y la longitud de onda, como se ilustra en el (d) y el (e).

Nuestro logro del salto cualitativo ha proporcionado a la base para que emprendamos un viaje acelerante a la nueva era de sistemas de memoria óptica multidimensionales de Petabyte (1 Petabyte = 1.000 multietos trillón)), equivalente a 10.000 veces la capacidad actual del DVD. Este concepto óptico multidimensional del almacenamiento de datos es la paradigma-rotación de la base para los dispositivos de almacenamiento ópticos de los datos llamados los Cdes multidimensionales (MDCDs), que emergerán en los 5-10 años próximos. Si es acertada, esta nueva tecnología despertará la revolución alta inferior en cada esquina de nuestra vida moderna tal como educación, actividades bancarias portátiles, e-fianza global y telemedicina así como llevará a las ventajas económicas enormes en Australia.

Por ejemplo, la gente joven está pasando casi 20 años que estudia en escuelas apenas debido al proceso lento de la memoria y la capacidad limitada del cerebro humano. ¡Para entonces el MDCDs está disponible, un disco 1Petabytes puede llevar a cabo toda la información y el conocimiento uno puede aprender en 20 años' de sistema educativo tradicional! ¡Es decir un disco de Petabytes puede liberar a gente joven a partir de la vida de la escuela aburrida y salvarla 20 años! Si la película es su cuidado, la capacidad de una película necesita ser redefinida. hace 10 años, la capacidad de una película de dos horas de la calidad de VCD es aproximadamente 5GB. La Corriente, una película de la calidad del DVD está sobre 15GB y una película de alta definición está sobre 50GB. Imagínese 10 años más tarde, la película será 3D mostrable, ambiente simulationable y onda cerebral humana simulationable. Preveemos que la capacidad de una película para entonces sería una condición atmosférica mínima de 1000GB.


Referencias

1. D. Día, M. Gu, y A. Smallridge, “Revista del almacenamiento de datos óptico,” en la olografía Infrarroja para las comunicaciones ópticas (Saltador Berlín, Heidelberg, 2003), Págs. 1.
2. D. Día, M. Gu, y A. Smallridge, el “Uso de la excitación del dos-fotón para el almacenamiento de datos óptico del dígito binario tridimensional borrable-reescribible en un polímero photorefractive,” Opta. Lett. 24, 948 (1999).
3. D. Día, M. Gu, y A. Smallridge, “almacenamiento de datos óptico del dígito binario Reescribible 3D en un polímero photorefractive PMMA-basado,” Adv. Mater. 13, 1005 (2001).
4. D. McPhail, y M. Gu, “Uso de la sensibilidad de la polarización para el almacenamiento de datos óptico tridimensional en polímero dispersaron cristales líquidos bajo iluminación del dos-fotón,” Appl. Phys. Lett. 81, 1160 (2002).
5. D. Día, y M. Gu, “Efectos de la discordancía del Índice de refracción sobre densidad óptica tridimensional del almacenamiento de datos en un polímero del blanqueo del dos-fotón,” Appl. Opte. 37, 6299 (1998).
6. X. Li, J. Van Embden, J.W.M. Chon, y M. Gu, “Aumentó la amortiguación del dos-fotón de las varillas nanocrystal de los Cdes,” Appl. Phys. Lett. 94, 103117 (2009).
7. X. Li, J.W.M. Chon, R.A. Evans, y M. Gu, “Quantum-Varilla dispersaron los photopolymers para las aplicaciones fotónicas multidimensionales,” Optan. Exprese 17, 2954 (2009).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon, y M. Gu, “registro óptico Cinco-Dimensional mediado por los plasmones superficiales en nanorods del oro,” Naturaleza 459, 410 (2009).

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Min Gu (Universidad Tecnológica de Swinburne)

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

Last Update: 13. June 2013 23:42

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