データ容量を高めるナノテクノロジーを使用して

工学のマイクロPhotonics のための最小のグウそして Xiangping 李、中心、能力および産業科学、 Swinburne の工科大学、オーストラリア教授
対応する著者: mgu@swin.edu.au

情報蓄積はずっと情報技術の開発を開拓していること非常に重要な面です。 最も有望なサブセットの 1 つとして、光学データ記憶はこの領域の一連の革命的な前進の原因となりました。 挑戦的なタスクの 1 つは貯蔵能力のために需要がある急成長に対応することです。 少しずつコンパクト・ディスクのような光学データ記憶 (CDs)、デジタルビデオディスク (DVDs)および Blu-ray ディスク (青光線) は強い電磁波、コンパクトなおよび携帯用システムに抗力が高いハイメモリの密度として現れます。 各技術は貯蔵能力の新しい拡張とまた自身の限定と来ます。

現在の光学データ記憶媒体は、カドミウムのようなディスクの内部表面で、 DVDs および青光線データをように集中されたレーザ光線によってもたらされる一連の反射マーク保存します。 すべてのこれらのケースでは、データは情報がディスクのボリュームのより少しにより 0.01% 占める二次元の (第 2) 層の内で保存されます1。 記録波長の相互作用および再コードレンズの開口数によって限定されて、最大キャパシティはカドミウムのためのおよそ (MB) 700 メガバイト、 DVD のための (GB) 4.5 ギガバイトおよび Blu-ray ディスクのための 25 GB です。 容量を拡大するために 2 を保持することはディスクが可能また更にこれらのデータ層の多くですが層の番号は厚いボリュームにアドレス指定レーザーを渡すことの効率によってひどく限定されます。

三次元 (3D) メモリデバイスか時々呼出された 3DCD (fs) 技術をつける 100 fs (1 s = 10 fs) のパルスの15 持続期間のフェムト秒の脈打ったレーザ光線による 2 光子 (2P) の刺激の革命的な技術はもたらされました。 2P 技術の美はよりよい限られた集中された点サイズを可能にする意味し、浸透深さの大いに高性能が、各層のより高い記憶の密度、また情報の大きい番号はディスクを保持できる層にすることです。

3D 光学データ記憶は情報が記録されおよび/または三次元解像度と読むことができる光学データ記憶のあらゆる形式に与えられるタームです。

1998 年に、 2P 刺激の採用によって私達のグループで現在の DVD 容量と 5 倍の同等の 44 Gbits/cm の容量を3 達成される世界の最初 rewritable 3D ビット光学データ記憶装置は示しました2,3。 後で、私達のグループは液晶の 2P 刺激によって高められた蛍光性および 450 Gigabits/cm までの 3D 貯蔵能力の新しく物理的なメカニズムが 2004 年3 に示されたことを検出しました4。 この結果はと現在の DVD 容量同等 50 倍ので、 2008 年まで世界で最も高い 3D データ記憶の密度でした。

DVD のサイズの 3DCD ディスクのデータ容量は理論的な限定のテラバイト/ディスクによっておよそ予測されます5。 3DCD 技術のデータ記憶の限界を壊すためには、私達のグループは 「分極符号化および多次元光学データ記憶と呼出される分光符号化」と呼出される地上の破損の考えを開発しました。 概念は記録媒体の同じ x-y-z 空間的な領域の情報の複数の状態を記録することです。

、 nanoparticles の大きい 2P 感度そして鋭い方向選択的な刺激特性の優雅のためにナノテクノロジーの最近の前進によって促進されて6、情報は記録ビームの追加実寸にスペクトルのようなことができますまたは分極はおよびさらにそれぞれアドレス指定される図 1. に示すように、多重型にする、 nanoparticles 改善された感度の多次元符号化の技術を促進し、大いに減らされた十字は話します。 それは集中された点サイズの空間分解能によって限定されない一桁によって可能性としては現在の貯蔵能力を高めることができます。

2008 年に、分極の符号化の技術を採用している私達のグループは量棒によって分散させるポリマー材料の世界の最初四次元の光学データ記憶装置を示しました7。 その主義に続いて、私達のグループは技術を同時に符号化する分極およびスペクトルの適用によって金属 nanorods によって分散させる媒体の 1.6 テラバイト/ディスクの世界記録の高い貯蔵能力を達成しました8

棒型の nanoparticles の photoreaction による多次元光学データ記憶の図 1. スキーム。 (a) 2P 分極州への量の棒の分極選択的な刺激および放出依存の実例。 (b) 刺激分極国家 (赤い円) および放出方向 (青い正方形) への蛍光性の強度の分極の依存。 情報は媒体の中の多層で多重型になる分極およびスペクトルです。 1 つは (c) に示すように円形に分極された広いバンドソースを使用して黄色い破線によって明記された層をアドレス指定されます記録しました。 多重型にされた情報は対応する分極 (矢によって明記される) および波長と (d) および (e) に示すようにそれぞれ、アドレス指定することができます。

私達の大飛躍の達成は私達が多次元 Petabyte の光学記憶装置 (1 Petabyte = 1,000 の兆バイト) 積み込むことができる) の新しい時代に加速の旅行でように基礎を提供しました、 10,000 倍のと現在の DVD 容量同等。 この多次元光学データ記憶の概念は次の 5-10 年以内に現れる多次元カドミウム (MDCDs) と呼出される光学データ記憶装置のためのコア範例シフトです。 成功すれば、この新技術は教育、携帯用銀行業、全体的な e 機密保護および遠隔医療のような私達の現代生活のあらゆるコーナーの最下の上りの回転を覚醒させましたり、またオーストラリアの巨大な経済的な利点の原因となります。

例えば、人間の脳の遅いメモリプロセスそして限られた容量のために学校でちょうど調査している若者達はほぼ 20 年を過ごしています。 その頃までには MDCDs は使用できます、 1Petabytes ディスクはすべての情報を保持、知識 1 は従来の教育制度 20 年のに」学ぶことができます! すなわち、 Petabytes ディスクは退屈な学校の生命からの若者達を解放し、 20 年保存することができます! 映画が心配なら、映画の容量は定義し直される必要があります。 10 年前に、 VCD の品質の 2 時間映画の容量はおよそ 5GB です。 流れは 15GB について、 DVD の品質映画あり、高精細度映画は 50GB についてあります。 後で 10 年、映画です表示可能な 3D simulationable 環境の simulationable および人間の脳の波想像して下さい。 私達は映画の容量がその頃までには最低 1000GB であることを期待します。


参照

1. D. 日、 M. グウ、および A. Smallridge、 「光学データ記憶の検討」、光通信 (ベルリン、ハイデルベルク 2003 年スプリンガー) のための赤外線ホログラフィーで、 PP。 1。
2. D. 日、 M. グウ、および A. Smallridge、 「消去可能 rewritable 三次元ビット photorefractive ポリマーの光学データ記憶のための 2 光子の刺激の使用」、は選択します。 Lett。 24、 948 (1999 年)。
3. D. 日、 M. グウ、および A. Smallridge、 「Rewritable 3D ビット PMMA ベースの photorefractive ポリマーの光学データ記憶」、 ADV。 Mater。 13 1005 (2001 年)。
4. D. McPhail および M. グウは 2 光子の照明の下で、 「ポリマーの三次元光学データ記憶のための分極の感度の使用液晶を」、 Appl 分散させました。 Phys。 Lett。 81 1160 (2002 年)。
5. D. 日および M. グウ、 「2 光子の bleaching ポリマーの三次元光学データストレージの密度に対する R.i. の不適当な組み合わせの効果」、 Appl。 選択して下さい。 37、 6299 (1998 年)。
6. X. 李、 J. ヴァン Embden、 J.W.M. Chon、および M. グウは、 「カドミウムの nanocrystal 棒の 2 光子の吸収を」、 Appl 高めました。 Phys。 Lett。 94、 103117 (2009 年)。
7. X. 李、 J.W.M. Chon、 R.A. エバンズ、および M. グウは、 「Quantum 棒多次元光通信アプリケーションのための photopolymers を」、選択します分散させました。 17、 2954 を表現して下さい (2009 年)。
8. P. Zijlstra、 J.W.M. Chon、および M. グウ、 「金の nanorods の表面のプラズモンによって」、性質 459 仲介される、 5 次元の光学記録 410 (2009 年)。

版権 AZoNano.com の教授 Min グウ (Swinburne の工科大学)

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

Last Update: 13. June 2013 23:20

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