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Utilisant la Nanotechnologie Pour Augmenter la Capacité Mémoire

Professeur GU et Xiangping Li, Centre pour Micro-Photonics, Faculté du Bureau D'études et Sciences Industrielles Minimum, Université De Technologie de Swinburne, Australie
Auteur Correspondant : mgu@swin.edu.au

Le Stockage d'informations est un tel aspect important qu'il avait frayé un chemin le développement de la technologie de l'information. En Tant Qu'un des sous-ensembles les plus prometteurs, le stockage de données optique a mené à une suite d'avances révolutionnaires dans cette zone. Une des tâches provocantes est de contacter la croissance rapide dans la demande de la capacité de stockage. Peu à peu le stockage de données optique tel que des compacts discs (CDs), les disques de vidéo numérique (DVDs) et les Blue ray disc (Bleu-Rayons) apparaissent en tant que densité de mémoire élevée, de haute résistance au rayonnement électromagnétique fort, au contrat et aux systèmes mobiles. Chaque technologie vient avec l'extension neuve de la capacité de stockage mais également avec sa propre limitation.

Les medias optiques Actuels de stockage de données, tels que les Cd, des DVD et des Bleu-Rayons enregistrent des données comme suite de notes réfléchies introduites par un faisceau laser orienté sur une surface interne d'un disque. Dans tous ces cas, des données sont enregistrées dans (une 2D) couche bidimensionnelle, où l'information occupe moins de 0,01% du volume d'un disque1. Limité par l'interaction de la longueur d'onde d'enregistrement et l'ouverture numérique de la lentille de recodage, la capacité maximale est approximativement 700 Mégaoctets (MB) pour un CD, de 4,5 Gigas (GB) pour un DVD et 25 GBS pour un Blue ray disc. Il est possible que les disques retiennent deux ou même plus de ces couches données pour augmenter la capacité, mais le nombre de couches est sévèrement limité par l'efficience de livrer le laser de adressage dans un volume épais.

Une technique révolutionnaire de l'excitation du deux-photon (2P) par une femtoseconde (fs) a palpité faisceau laser d'une durée de pouls de 100 on a introduit que fs (1 s =15 10 fs) qui allume les blocs de mémoires (3D) en trois dimensions ou la technologie 3DCD parfois appelée. La beauté de la technique 2P est qu'elle permet une meilleure taille d'endroit orientée logée et un rendement beaucoup plus élevé de la profondeur de pénétration, qui signifie une densité plus élevée de mémoire dans chaque couche ainsi qu'un plus grand numéro d'information pose un disque peut se retenir.

le stockage de données 3D optique est la condition donnée à n'importe quelle forme du stockage de données optique dans laquelle l'information peut être enregistrée et/ou s'affichée avec la définition en trois dimensions.

En 1998, le dispositif de stockage de données optique du premier bit 3D réinscriptible du monde réalisé dans notre groupe a expliqué une capacité de 44 Gbits/cm3 en adoptant l'excitation 2P, équivalente à 5 fois la capacité actuelle de DVD2,3. Plus Tard, notre groupe a découvert qu'un mécanisme matériel neuf de la fluorescence améliorée de l'excitation 2P des cristaux liquides et d'une capacité du stockage 3D jusqu'à 450 Gigabits/cm3 a été expliqué en 20044. Ce résultat est équivalent à 50 fois la capacité actuelle de DVD et était la densité du stockage de données 3D la plus élevée du monde jusqu'à 2008.

La capacité mémoire du disque 3DCD de la taille d'un DVD est prévue par les Terabyte théoriques de limitation environ/disque5. Pour briser la limite de stockage de données de la technologie 3DCD, notre groupe a développé codage appelé se brisant au sol de polarisation d'idée le « et le codage spectral », qui est stockage de données optique multidimensionnel appelé. Le concept est d'enregistrer des multi-états d'information dans la même région spatiale de x-y-z d'un support d'enregistrement.

Facilité par les progrès récents de la nanotechnologie, dû à l'élégance d'une grande sensibilité 2P et des propriétés sélectrices d'excitation de fort sens des nanoparticles6, l'information peut être multiplexée dans des cotes matérielles supplémentaires d'une poutre d'enregistrement telles que des spectres ou la polarisation et adressée individuellement, comme illustrée dans Fig. 1. De plus, des nanoparticles facilitent la technique multidimensionnelle de codage avec la sensibilité améliorée et la croix beaucoup réduite parle. Elle peut potentiellement augmenter la capacité de stockage actuelle par des ordres de grandeur, qui n'est pas limité par la résolution spatiale de la taille d'endroit orientée.

En 2008, notre groupe a expliqué les premiers dispositifs de stockage de données optiques quadridimensionnels du monde en matériaux de polymère dispersés par tiges de tranche de temps adoptant la technique de codage de polarisation7. Suivant ce principe, notre groupe a réalisé la capacité de stockage du niveau le plus haut du monde de 1,6 Terabyte/disque dans le support dispersé par nanorods métalliques en appliquant la polarisation et les spectres encodant des techniques simultanément8.

Le Schéma 1. Plan du stockage de données optique multidimensionnel par le photoreaction des nanoparticles en forme de tige. (a) Illustration de la dépendance polarisation-sélectrice de l'excitation 2P et de l'émission des tiges de tranche de temps à l'égard la condition de polarisation. (b) La dépendance de Polarisation de l'intensité de fluorescence à l'égard la condition de polarisation d'excitation (cercles rouges) et les sens d'émission (carrés bleus). L'Information sont polarisation et spectres multiplexés dans multicouche à l'intérieur du support. On a enregistré la couche indiquée par la ligne tirée jaune est adressé utilisant la source circulairement polarisée de large bande comme illustrée en (c). L'information multiplexée peut être individuellement adressée avec la polarisation correspondante (indiquée par la flèche) et la longueur d'onde, comme illustré en le (d) et le (e).

Notre accomplissement de bond prodigieux a constitué la base pour que nous s'embarquent sur un voyage de accélération à l'ère neuve des systèmes mémoire optiques multidimensionnels de Petabyte (1 Petabyte = 1.000 octets trillion)), équivalent à 10.000 fois la capacité actuelle de DVD. Ce concept optique multidimensionnel de stockage de données est le paradigme-décalage de noyau pour les Cd multidimensionnels appelés de dispositifs de stockage de données optiques (MDCDs), qui apparaîtront pendant les 5-10 années suivantes. Si réussie, cette technologie neuve réveillera le tour haut inférieur dans chaque coin de notre vie moderne telle que l'éducation, les opérations bancaires portatives, l'e-garantie globale et la télémédecine ainsi que mènera à d'énormes avantages économiques en Australie.

Par exemple, les jeunes gens passent presque 20 ans étudiant dans les écoles juste à cause du procédé lent de mémoire et de la capacité limitée d'esprit humain. À ce moment-là le MDCDs sont disponible, un disque 1Petabytes peut retenir toute l'information et connaissance une peut apprendre en 20 ans' de système d'éducation traditionnel ! En d'autres termes, un disque de Petabytes peut libérer des jeunes gens de la vie scolaire ennuyeuse et les sauvegarder 20 ans ! Si le film est vos soins, la capacité d'un film doit être redéfinie. il y a 10 ans, la capacité d'un film de deux heures de qualité de VCD est environ 5GB. Le Courant, un film de Qualité DVD est au sujet de 15GB et un film à haute définition est au sujet de 50GB. Imaginez 10 ans après, le film sera 3D affichable, environnement simulationable et onde d'esprit humain simulationable. Nous prévoyons que la capacité d'un film à ce moment-là serait un minimum de 1000GB.


Références

1. D. Jour, M. GU, et A. Smallridge, « Examen du stockage de données optique, » en olographie Infrarouge pour des transmissions optiques (Springer Berlin, Heidelberg, 2003), Pp. 1.
2. D. Jour, M. GU, et A. Smallridge, la « Utilisation de l'excitation de deux-photon pour le stockage de données optique de bit en trois dimensions effaçable-réinscriptible dans un polymère photorefractive, » Choisissent. Lett. 24, 948 (1999).
3. D. Jour, M. GU, et A. Smallridge, « stockage de données optique du bit 3D Réinscriptible dans un polymère photorefractive PMMA-basé, » Adv. Mère. 13, 1005 (2001).
4. D. McPhail, et M. GU, « Utilisation de sensibilité de polarisation pour le stockage de données optique en trois dimensions en polymère ont dispersé les cristaux liquides sous l'illumination de deux-photon, » APPL. Phys. Lett. 81, 1160 (2002).
5. D. Jour, et M. GU, « Effets d'erreur d'assortiment d'Indice de réfraction sur la densité optique en trois dimensions de stockage de données dans un polymère de blanchiment de deux-photon, » APPL. Choisissez. 37, 6299 (1998).
6. X. Li, J. Van Embden, J.W.M. Chon, et M. GU, « absorption Améliorée de deux-photon des tiges nanocrystal de Cd, » APPL. Phys. Lett. 94, 103117 (2009).
7. X. Li, J.W.M. Chon, R.A. Evans, et M. GU, « Quantum-Tige ont dispersé des photopolymers pour des applications photoniques multidimensionnelles, » Choisissent. Exprimez 17, 2954 (2009).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon, et M. GU, « enregistrement optique Cinq-Dimensionnel assisté par les plasmons extérieurs dans des nanorods d'or, » Nature 459, 410 (2009).

Droit d'auteur AZoNano.com, Prof. Min GU (Université De Technologie de Swinburne)

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

Last Update: 13. June 2013 23:10

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