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자료 용량을 증가하는 나노 과학 사용

기술설계의 마이크로 Photonics를 위한 최소한도 구 그리고 Xiangping Li, 센터, 능력 및 산업 과학, 기술의 Swinburne 대학, 호주 교수
대응 저자: mgu@swin.edu.au

정보 저장은 정보 기술의 발달을 개척하고 있다 그 같은 중요한 양상입니다. 가장 유망한 부분 집합의 한으로, 광학적인 자료 기억 장치는 이 지역에 있는 일련의 혁명적인 어드밴스로 이끌어 냈습니다. 도전적인 업무의 한개는 저장력을 위해 수요가 많은 급속한 성장을 충족시키기 위한 것입니다. 조금씩 조금씩 컴팩트 디스크와 같은 광학적인 자료 기억 장치 (CDs) 디지털 비디오 디스크 (DVDs) 및 Blu-ray 디스크 (파랗 광선)는 강렬한 전자기파, 조밀한 및 휴대용 시스템에 고저항 하이 메모리 조밀도로 나옵니다. 각 기술은 저장력의 새로운 확장으로 또한 그것의 자신의 제한으로 옵니다.

현재 광학적인 자료 저장 매체는 카드뮴과 같은 디스크의 내부 표면에 DVDs와 파랗 광선 데이터를 정촛점 레이저 광속에 의해 소개된 일련의 사려깊은 표 저장합니다. 이 케이스 전부에서는, 데이터는 정보가 디스크의 양의 0.01% 이하 점유하는 2차원 (제 2) 층 안에 저장됩니다1. 기록 파장의 상호 작용 및 다시 코드화 렌즈의 수 가늠구멍에 의해 제한해, 최대 수용량은 카드뮴을 위한 대략 (MB) 700 메가바이트, DVD를 위한 (GB) 4.5 기가바이트 및 Blu-ray 디스크를 위한 25 GB입니다. 수용량을 확장하기 위하여 2를 보전되는 것이 디스크가 가능합니다 또는 이 자료 계층의 더 많은 것 입니다, 그러나 층의 수는 두꺼운 양으로 연설 레이저 투발의 효율성에 의해 가혹하게 제한됩니다.

3차원 (3D) 기억 장치 또는 때때로 불린 3DCD (fs) 기술을 불이 켜지는 100 fs (1 s = 10 fs)의 펄스15 내구의 femtosecond 맥박이 뛴 레이저 광선에 의하여 2 광양자 (2P) 흥분의 혁명적인 기술은 소개되었습니다. 2P 기술의 아름다움은 더 나은 좁은 집중된 점 크기를 허용하다 의미하고 관통 거리의 매우 고능률이, 각 층에 있는 더 높은 저장 조밀도 뿐 아니라 정보의 많은 수는 디스크를 붙들 수 있다는 것을 층을 이룬다는 것을 입니다.

3D 광학적인 자료 기억 장치는 정보가 기록되고 그리고/또는 3차원 해결책으로 읽을 수 있는 광학적인 자료 기억 장치의 어떤 양식든지 주어진 기간입니다.

1998년에, 2P 흥분을 채택해서 우리의 단에서 5 시간과 동등했던 44 Gbits/cm의 수용량을 달성된 세계의 첫번째3 rewritable 3D 비트 광학적인 자료 기억 장치 장치는 현재 DVD 수용량 설명했습니다2,3. 나중에, 우리의 단은 액정의 2P 흥분에 의하여 강화된 형광 및 450 Gigabits/cm까지 3D 저장력의 새로운 물리적인 기계장치가 2004년3 에 설명되었다는 것을 발견했습니다4. 이 결과는 50 시간과 동등하 현재 DVD 수용량 2008년까지 세계에서 가장 높은 3D 자료 기억 장치 조밀도이었습니다.

DVD의 규모의 3DCD 디스크의 자료 용량은 이론적인 제한 테라바이트/디스크에 의해 대략 예상됩니다5. 3DCD 기술의 자료 기억 장치 한계를 끊기 위하여는, 우리의 단은 "분극 암호화와 다차원 광학적인 자료 기억 장치에게 불리는 괴기한 암호화"에게 불린 지상 끊는 아이디어를 개발했습니다. 개념은 기록 매체의 동일 x-y-z 공간 지구에 있는 정보의 다중 국가를 기록하기 위한 것입니다.

, nanoparticles의 큰 2P 감도 그리고 예리한 방향 선택적인 흥분 속성의 우아 때문에 나노 과학의 최근 어드밴스에 의해 촉진해6, 정보는 기록 光速의 추가 물리적 차원으로 스펙트럼과 같은 수 있습니다 또는 분극은 및 추가적으로 개별적으로 제시한 FIG. 1.에서 설명되는 것과 같이 다중 송신될, nanoparticles 향상한 감도를 가진 다차원 암호화 기술을 촉진하고 매우 감소된 십자가는 말합니다. 그것은 집중된 점 크기의 공간적 해상도에 의해 제한되지 않는 크기 순서에 의하여 잠재적으로 현재 저장력을 증가할 수 있습니다.

2008년에, 분극 암호화 기술을 채택해 우리의 단은 양 로드에 의하여 이산된 중합체 물자에 있는 세계의 첫번째 4 차원 광학적인 자료 기억 장치 장치를 설명했습니다7. 그 원리를 따라서, 우리의 단은 기술을 동시에 부호 매기는 분극과 스펙트럼을 적용해서 금속 nanorods에 의하여 이산된 매체에 있는 1.6 테라바이트/디스크의 세계 신기록 높은 저장력을 달성했습니다8.

로드 모양 nanoparticles의 photoreaction에 의하여 다차원 광학적인 자료 기억 장치의 숫자 1. 계획. (a) 2P 대립 상태에 대한 양 로드의 분극 선택적인 흥분과 방출 미결의 삽화. (b) 흥분 대립 상태 (빨간 원형)와 방출 방향 (파란 사각)에 대한 형광 강렬의 분극 미결. 정보는 매체 안쪽에 다중층에서 다중 송신된 분극과 스펙트럼입니다. 1개는 (c)에서 설명되는 것과 같이 원형으로 극화한 넓은 악대 근원을 사용하여 노란 파선에 의해 표시된 층을 연설됩니다 기록했습니다. 다중 송신한 정보는 (화살에 의해 표시되는) 대응 분극 및 파장으로 (d) 및 (e)에서 설명되는 것과 같이 개별적으로, 제시될 수 있습니다.

우리의 갑작스런 도약 공적은 저희에게 다차원 Petabyte 광학적인 메모리 시스템 (1 Petabyte = 1,000의 조 바이트) 새출발하기 위하여)의 새로운 시대에 가속 여행으로 제공했습니다 기초를, 10,000 시간과 동등한 현재 DVD 수용량. 이 다차원 광학적인 자료 기억 장치 개념은 다음 5-10 년에 나올 다차원 카드뮴 (MDCDs)에게 불린 광학적인 자료 기억 장치 장치를 위한 코어 패러다임 교대입니다. 만약 잘되면, 이 신기술은 교육 휴대용 은행업무, 글로벌 e 안전 및 telemedicine와 같은 우리의 현대 생활의 각 구석에 있는 밑바닥 위 혁명을 깨우고 뿐 아니라 호주에 있는 거대한 경제 이득으로 이끌어 낼 것입니다.

예를 들면, 인간 두뇌의 느린 기억 장치 프로세스 그리고 한정된 수용량 때문에 학교에서 다만 공부해 젊은이는 거의 20 년을 보내고 있습니다. 그때까지 MDCDs는 유효합니다, 1Petabytes 디스크는 모든 정보를 보전되골 지식 사람은 전통적인 교육 제도 20 년에서' 배울 수 있습니다! 즉 Petabytes 디스크는 무료한 학교 생활에서 젊은이를 해방하고 20 년 저장할 수 있습니다! 영화가 배려인 경우에, 영화의 수용량은 재정의될 필요가 있습니다. 10 년 전에, VCD 질의 2시간 영화의 수용량은 대략 5GB입니다. 현재는 15GB에 관하여, DVD 질 영화 이고 고선명 영화는 50GB에 관하여 입니다. 나중에의 10 년, 영화 일 것입니다 전시할 수 있는 3D, simulationable 환경 simulationable와 인간 두뇌 파 상상하십시오. 우리는 영화의 수용량이 그때까지 최저 1000GB일 것이라고 예상합니다.


참고

1. D. 일, M. 구, 및 A. Smallridge, "광학적인 자료 기억 장치의 검토," 광 통신 (베를린, 하이델베르크 2003년 Springer)를 위한 적외선 홀로그래피에서, PP. 1.
2. D. 일, M. 구, 및 A. Smallridge, "지울 수 있 rewritable 3차원 비트 photorefractive 중합체에 있는 광학적인 자료 기억 장치를 위한 2 광양자 흥분의 사용,"는 선택합니다. Lett. 24, 948 (1999년).
3. D. 일, M. 구, 및 A. Smallridge, "Rewritable 3D 비트 PMMA 기지를 둔 photorefractive 중합체에 있는 광학적인 자료 기억 장치," 전진. Mater. 13 1005년 (2001년).
4. D. McPhail 및 M. 구는 2 광양자 조명의 밑에, "중합체에 있는 3차원 광학적인 자료 기억 장치를 위한 분극 감도의 사용 액정을," Appl 이산했습니다. Phys. Lett. 81 1160년 (2002년).
5. D. 일 및 M. 구, "2 광양자 표백 중합체에 있는 3차원 광학적인 데이터 저장 조밀도에 대한 R.i. 미스매치의 효력," Appl. 선택하십시오. 37, 6299 (1998년).
6. X. Li, J. 밴 Embden, J.W.M. Chon, 그리고 M. 구는, "카드뮴 nanocrystal 로드의 2 광양자 흡수를," Appl 강화했습니다. Phys. Lett. 94, 103117 (2009년).
7. X. Li, J.W.M. Chon, R.A. Evans, 및 M. 구는, "Quantum 로드 다차원 photonic 응용을 위한 photopolymers를," 선택합니다 이산했습니다. 17, 2954를 표현하십시오 (2009년).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon, 그리고 M. 구, "금 nanorods에 있는 지상 플라스몬에 의해," 성격 459 중재되는, 5 차원 광학적인 기록 410 (2009년).

저작권 AZoNano.com 의 교수 Min 구 (기술의 Swinburne 대학)

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

Last Update: 13. June 2013 23:23

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