Facendo Uso di Nanotecnologia Per Aumentare Capacità di Dati

Il Professor Gu e Xiangping Li, Centro per le Micro-Fotoniche, Facoltà di Assistenza Tecnica e Scienze Industriali Minimi, Università Tecnologica di Swinburne, Australia
Autore Corrispondente: mgu@swin.edu.au

La Memorizzazione dei dati è così aspetto importante che sta aprendo la strada allo sviluppo di tecnologia dell'informazione. Come uno dei sottoinsiemi di promessa, l'archiviazione di dati ottica piombo ad una serie di avanzamenti rivoluzionari in questa area. Una delle mansioni provocatorie è di incontrare la crescita rapida nella domanda di capacità di memoria. Poco a poco l'archiviazione di dati ottica quali i compact disc (CDs), i dischi di video digitale (DVDs) ed i Blu ray disc (Blu-Razze) emergono come densità di alta memoria, l'alta resistenza ai sistemi intensi di radiazione elettromagnetica, del compatto e del portatile. Ogni tecnologia viene con nuova espansione della capacità di memoria ma anche con la sua propria limitazione.

I media ottici Correnti di archiviazione di dati, quali i Cd, DVDs e Blu-Razze memorizzano i dati come serie di segni riflettenti introdotti da un raggio laser messo a fuoco su una superficie interna di un disco. In tutti questi casi, i dati sono memorizzati all'interno (di un 2D) livello bidimensionale, in cui le informazioni occupano meno di 0,01% del volume di disco1. Limitato dall'interazione della lunghezza d'onda della registrazione e dall'apertura diaframma numerica della lente di ricodificazione, la capacità massima è di circa 700 Megabyte (MB) per un CD, di 4,5 Gigabyte (GB) per un DVD e di 25 GB per un Blu ray disc. È possibile che i dischi tengano due o persino più di questi livelli di dati per ampliare la capacità, ma il numero dei livelli è limitato severamente dal risparmio di temi di consegna del laser d'indirizzo in un volume spesso.

Una tecnica rivoluzionaria di eccitazione del due-fotone (2P) da un femtosecondo (fs) ha pulsato raggio laser di una durata di impulso di 100 che il fs (1 s = 1015 fs) è stato presentato che illumina le unità di memoria tridimensionali (3D) o la tecnologia a volte chiamata 3DCD. La bellezza della tecnica 2P è che permette una migliore dimensione di punto messa a fuoco limitata e un'alta efficienza molto di profondità di infiltrazione, che significa un'più alta densità di archiviazione in ogni livello come pure un più grande numero di informazioni mette a strati un disco può tenere.

l'archiviazione di dati ottica 3D è il termine dato a tutto il modulo di archiviazione di dati ottica in cui le informazioni possono essere registrate e/o leggere con risoluzione tridimensionale.

Nel 1998, l'unità ottica di archiviazione di dati del primo bit rewritable 3D del mondo raggiunta nel nostro gruppo ha dimostrato una capacità di 44 Gbits/cm3 adottando l'eccitazione 2P, equivalente a 5 volte la capacità corrente di DVD2,3. Più Successivamente, il nostro gruppo ha scoperto che un nuovo meccanismo fisico della fluorescenza migliorata eccitazione 2P dei cristalli liquidi e di una capacità di memoria 3D fino a 450 Gigabits/cm3 è stato dimostrato nel 20044. Questo risultato è equivalente a 50 volte la capacità corrente di DVD ed era il più alta densità dell'archiviazione di dati 3D del mondo fino a 2008.

La capacità di dati del disco 3DCD della dimensione di un DVD è preveduta dai Terabyte teorici/disco di limitazione approssimativamente5. Per rompere il limite di archiviazione di dati della tecnologia 3DCD, il nostro gruppo ha sviluppato l'idea di rottura al suolo chiamata “la codifica di polarizzazione e la codifica spettrale„, che è chiamata archiviazione di dati ottica multidimensionale. Il concetto è di registrare gli multi-stati di informazioni nella stessa regione spaziale del x-y-z di supporto di registrazione.

Facilitato tramite gli avanzamenti recenti di nanotecnologia, a causa dell'eleganza di grande sensibilità 2P e dei beni selettivi di eccitazione della forte direzione delle nanoparticelle6, le informazioni possono essere multiplexate nelle dimensioni fisiche supplementari di un raggio di registrazione quali gli spettri o la polarizzazione ed indirizzato determinato, come illustrato nella Fig. 1. Inoltre, nanoparticelle facilita la tecnica multidimensionale della codifica con la sensibilità migliore ed i colloqui trasversali molto diminuiti. Può potenzialmente aumentare la capacità di memoria corrente dagli ordini di grandezza, che non è limitata dalla risoluzione spaziale della dimensione di punto messa a fuoco.

Nel 2008, il nostro gruppo ha dimostrato le prime unità ottiche quadridimensionali dell'archiviazione di dati del mondo in polimeri dispersi coni retinici di quantum che adotta la tecnica della codifica di polarizzazione7. Seguendo quel principio, il nostro gruppo ha raggiunto una capacità di memoria del livello più alto di un mondo di 1,6 Terabyte/disco nel media disperso nanorods metallici applicando la polarizzazione e gli spettri che codificano simultaneamente le tecniche8.

Figura 1. Schema di archiviazione di dati ottica multidimensionale dal photoreaction delle nanoparticelle a forma di bastoncino. (a) Illustrazione di dipendenza polarizzazione-selettiva di eccitazione 2P e dell'emissione dei coni retinici di quantum dallo stato di polarizzazione. (b) dipendenza di Polarizzazione dell'intensità di fluorescenza dallo stato di polarizzazione di eccitazione (cerchi rossi) e dalle direzioni dell'emissione (quadrati blu). Le Informazioni sono polarizzazione e spettri multiplexati in a più strati dentro il media. Un livello registrato indicato dalla linea tratteggiata gialla è indirizzato facendo uso di vasta sorgente circolarmente polarizzata della banda come illustrato in (c). Le informazioni multiplexate possono essere indirizzate determinato con polarizzazione corrispondente (indicata dalla freccia) e la lunghezza d'onda, come illustrato nel (d) e (e).

Il Nostro risultato di salto quantico ha fornito la base affinchè noi intraprenda un viaggio accelerante alla nuova era dei sistemi di memoria ottica multidimensionali di Petabyte (1 Petabyte = 1.000 byte trilione)), equivalente a 10.000 volte la capacità corrente di DVD. Questo concetto ottico multidimensionale di archiviazione di dati è lo paradigma-spostamento di memoria per le unità ottiche di archiviazione di dati chiamate Cd multidimensionali (MDCDs), che emergeranno durante i 5-10 anni futuri. Se riuscita, questa nuova tecnologia desterà il giro di motore alto inferiore in ogni angolo della nostra vita moderna quali formazione, attività bancarie portatili, e-protezione globale e telemedicina come pure piombo ai vantaggi economici enormi in Australia.

Per esempio, i giovani stanno spendendo quasi 20 anni che studiano nei banchi appena a causa della capacità trattata e limitata lenta di memoria di cervello umano. A quel punto il MDCDs è disponibile, un disco 1Petabytes può tenere tutte le informazioni e la conoscenza una può imparare durante 20 anni' di sistema educativo tradizionale! Cioè un disco di Petabytes può liberare i giovani a partire da vita scolastica noiosa e salvarli 20 anni! Se il film è la vostra cura, la capacità di un film deve essere ridefinita. 10 anni fa, la capacità di un film di due ore di qualità di VCD è approssimativamente 5GB. La Corrente, un film di qualità di DVD è circa 15GB e un film ad alta definizione è circa 50GB. Immagini 10 anni più successivamente, il film sarà 3D visualizzabile, ambiente simulationable ed onda di cervello umano simulationable. Prevediamo che la capacità di un film a quel punto sia stata un minimo di 1000GB.


Riferimenti

1. D. Giorno, M. Gu ed A. Smallridge, “Rassegna di archiviazione di dati ottica,„ in olografia Infrarossa per le comunicazioni ottiche (Springer Berlino, Heidelberg, 2003), Pp. 1.
2. D. Il Giorno, M. Gu ed A. Smallridge, “l'Uso dell'eccitazione del due-fotone per archiviazione di dati ottica del bit tridimensionale cancellabile-rewritable in un polimero photorefractive,„ Sceglie. Lett. 24, 948 (1999).
3. D. Giorno, M. Gu ed A. Smallridge, “archiviazione di dati ottica del bit Rewritable 3D ad un in un polimero photorefractive basato PMMA,„ Adv. Mater. 13, 1005 (2001).
4. D. McPhail e M. Gu, “Uso della sensibilità di polarizzazione per archiviazione di dati ottica tridimensionale in polimero hanno disperso i cristalli liquidi nell'ambito dell'illuminazione del due-fotone,„ Appl. Phys. Lett. 81, 1160 (2002).
5. D. Giorno e M. Gu, “Effetti del disadattamento di Indice di rifrazione su densità ottica tridimensionale di archiviazione di dati in un polimero di imbianchimento del due-fotone,„ Appl. Scelga. 37, 6299 (1998).
6. X. Li, J. Van Embden, J.W.M. Chon e M. Gu, “Ha Migliorato l'assorbimento del due-fotone dei coni retinici nanocrystal dei Cd,„ Appl. Phys. Lett. 94, 103117 (2009).
7. X. Li, J.W.M. Chon, R.A. Evans e M. Gu, “Quantum-Bastoncini hanno disperso i photopolymers per le applicazioni fotoniche multidimensionali,„ Scelgono. Esprima 17, 2954 (2009).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon e M. Gu, “registrazione ottica Cinque-Dimensionale mediata dai plasmon di superficie nei nanorods dell'oro,„ Natura 459, 410 (2009).

Copyright AZoNano.com, Prof. Min Gu (Università Tecnologica di Swinburne)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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