Используя Нанотехнологию для того чтобы Увеличить Емкость Данных

Профессор Минимальные Gu и Xiangping Li, Центр для Микро--Photonics, Факультет Инджиниринга и Промышленные Науки, Технологический Университет Swinburne, Австралия
Соответствуя автор: mgu@swin.edu.au

Информационная память такой важный аспект что она pioneering развитие информационной технологии. Как одна из самых перспективнейших подсовокупностей, оптически хранение данных водило к серии революционных выдвижений в эту область. Одна из трудных задач встретить быстрый рост в требовании для емкости запоминающего устройства. Бит хранением данных бита оптически как компакты-диски (CDs), диски цифрового видео (DVDs) и диски Blu-ray (Голуб-Лучи) выступал в качестве плотность высокой памяти, высокоомная к интенсивным системам электромагнитного излучения, компактных и портативных. Каждая технология приходит с новым расширением емкости запоминающего устройства но также с своим собственным ограничением.

Настоящие оптически средства хранения данных, как Компактные диски, DVDs и Голуб-Лучи накапливали данные как серия отражательных меток введенных сфокусированным лазерным лучом на внутренней поверхности диска. В все эти случаи, данные хранятся в пределах плоского (2D) слоя, где информация занимает меньш чем 0,01% из тома диска1. Ограничено взаимодействием длины волны записи и численной апертурой перешифруя объектива, максимальная способность приблизительно 700 Мегабайтов (MB) для КОМПАКТНОГО ДИСКА, 4,5 Гигабайта (GB) для DVD и 25 GB для диска Blu-ray. Она возможна для дисков держать 2 или даже больше из этих слоев данных для того чтобы расширить емкость, но число слоев строго ограничено эффективностью поставлять адресуя лазер в толщиной том.

Революционный метод возбуждения 2-фотона (2P) фемтосекундой (fs) пульсировал лазерный луч продолжительности ИМПа ульс 100 fs (1 s = 1015 fs) был введен который освещает вверх трехмерные приборы памяти (3D) или иногда вызываемую технологию 3DCD. Красотка метода 2P что она позволяет более лучшему ограниченному сфокусированному размеру места и много более высокая эффективность глубины проникания, которая значит более высокую плотность хранения в каждом слое так же, как более большой номер информации наслаивает диск может держать.

оптически хранение данных 3D термина, котор дали к любой форме оптически хранения данных в которой информацию можно записать и/или прочитать с трехмерным разрешением.

В 1998, запоминающее устройство хранения данных первого перезаписывающегося бита 3D мира оптически достиганное в нашей группе демонстрировало емкость 44 Gbits/cm3 путем принятие возбуждения 2P, соответствующую до 5 времен настоящая емкость DVD2,3. Более Поздно, наша группа открыла что новый физический механизм флуоресцирования 2P увеличенного возбуждением жидкостных кристаллов и емкости запоминающего устройства 3D до 450 Gigabits/cm3 был продемонстрирован в 20044. Этот результат соответствующ до 50 времен настоящая емкость DVD и была плотностью хранения данных 3D мира самой высокой до 2008.

Емкость данных диска 3DCD размера DVD предсказана теоретическими Терабайтами ограничения приблизительно/диском5. Для того чтобы сломать предел хранения данных технологии 3DCD, наша группа начинала земную ломая вызванную идею «зашифрованием поляризации и спектральным зашифрованием», которое вызвано многомерным оптически хранением данных. Принципиальная схема записать multi-положения информации в такой же зоне x-y-z пространственной средства записи.

Облегчено недавними выдвижениями нанотехнологии, вследствие элегантности большой чувствительности 2P и свойств возбуждения острого направления селективных nanoparticles6, информацию можно передать по мултиплексу в дополнительные физические размеры луча записи как спектры или поляризация и адресовать индивидуально, как иллюстрировано в FIG. 1. В добавлении, nanoparticles облегчают многомерный метод зашифрования с улучшенной чувствительностью и очень уменьшенными перекрестными помехами. Он может потенциально увеличить настоящую емкость запоминающего устройства порядками величины, которая не ограничена пространственным разрешением сфокусированного размера места.

В 2008, наша группа демонстрировала запоминающие устройства хранения данных мира первые четырехмерные оптически в материалах полимера суммы разметанных штангами принимая метод зашифрования поляризации7. Следовать тем принципом, наша группа достигала емкости запоминающего устройства рекордно высокого уровня мира 1,6 Терабайтов/диска в металлическими средстве разметанном nanorods путем прикладывать поляризацию и спектры шифруя методы одновременно8.

Диаграмма 1. Схема многомерного оптически хранения данных photoreaction штанг-форменных nanoparticles. (a) Иллюстрация поляризаци-селективной зависимости возбуждения 2P и излучения штаног суммы на положении поляризации. (b) Зависимость Поляризации интенсивности флуоресцирования на положении поляризации возбуждения (красных кругах) и направлениях излучения (голубых квадратах). Информация поляризация и спектры переданные по мултиплексу в разнослоистом внутри средства. Одно записало слой показанный желтой брошенной линией адресовано используя поляризованный по кругу обширный источник диапазона как иллюстрировано в (c). Переданную по мултиплексу информацию можно индивидуально адресовать с соответствуя поляризацией (показанной стрелкой) и длиной волны, как иллюстрировано в (d) и (e).

Наше достижение перескакивания суммы обеспечило основу для нас для того чтобы начать на ускоряя ход путешествии к новой эре многомерных систем оптической памяти Petabyte (1 Petabyte = 1.000 байт триллиона)), соответствующе до 10.000 времен настоящая емкость DVD. Эта многомерная оптически принципиальная схема хранения данных парадигм-перенос сердечника для оптически вызванных запоминающих устройств хранения данных многомерными Компактными дисками (MDCDs), которые вытекут в следующих 5-10 летах. Если успешно, эта новая технология всполошит нижний поднимающий вверх виток в каждом угле нашей современной жизни как образование, портативный банк, глобальная e-обеспеченность и telemedicine так же, как ведет к преогромным хозяйственным преимуществам в Австралии.

Например, молодые люди проводит почти 20 лет изучая в школах как раз из-за медленного процесса памяти и лимитированной емкости людского мозга. К тому времени MDCDs доступно, диск 1Petabytes может держать всю информацию и знание одно может выучить в 20 летах' традиционной системы образования! Иначе говоря, диск Petabytes может освободить молодые люди от жизни сверлильной школы и сохранить их 20 лет! Если кино ваша внимательность, то емкости кино нужно бытьопределенным. 10 лет тому назад, емкость 2-хого часов кино качества VCD приблизительно 5GB. Течение, кино качества DVD о 15GB и кино высок-определения о 50GB. Представьте 10 лет более поздно, кино будет 3D displayable, волной simulationable и людского мозга окружающей среды simulationable. Мы предпологаем что емкость кино к тому времени было минимум 1000GB.


Справки

1. D. День, M. Gu, и A. Smallridge, «Просмотрение оптически хранения данных,» в Ультракрасной голографии для оптических связей (Спрингера Берлина, Гейдельберга, 2003), pp. 1.
2. D. День, M. Gu, и A. Smallridge, «Польза возбуждения 2-фотона для хранения данных стираем-перезаписывающегося трехмерного бита оптически в photorefractive полимере,» Выбирает. Lett. 24, 948 (1999).
3. D. День, M. Gu, и A. Smallridge, «хранение данных Перезаписывающегося бита 3D оптически в PMMA-основанном photorefractive полимере,» Adv. Mater. 13, 1005 (2001).
4. D. McPhail, и M. Gu, «Польза чувствительности поляризации для трехмерного оптически хранения данных в полимере разметали жидкостные кристаллы под освещением 2-фотона,» Appl. Phys. Lett. 81, 1160 (2002).
5. D. День, и M. Gu, «Влияния рассогласования R.I. на трехмерной оптически плотности хранения данных в полимере bleaching 2-фотона,» Appl. Выбирайте. 37, 6299 (1998).
6. X. Li, J. Van Embden, J.W.M. Chon, и M. Gu, «Увеличил абсорбциу 2-фотона штаног Компактных дисков nanocrystal,» Appl. Phys. Lett. 94, 103117 (2009).
7. X. Li, J.W.M. Chon, R.A. Эванс, и M. Gu, «Квант-Штанга разметали photopolymers для многомерных фотонных применений,» Выбирают. Выразьте 17, 2954 (2009).
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon, и M. Gu, «5-Габаритная оптически запись посредничанная поверхностными плазмонами в nanorods золота,» Природа 459, 410 (2009).

Авторское Право AZoNano.com, Prof. Минута Gu (Технологический Университет Swinburne)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit