使用增加的纳米技术数据容量

Xiangping 李、工程中心微型Photonics 的,系和工业科学, Swinburne 科技大学,澳大利亚教授最小的顾
对应的作者: mgu@swin.edu.au

信息存储是这样一个重要方面它作早期工作在信息技术的发展。 作为其中一个最有为的子集,光学数据存储在此区导致了一系列的革命预付款。 其中一项富挑战性的任务是满足迅速增长受欢迎为存储容量。 逐渐光学数据存储例如雷射唱片 (CDs),数字视盘 (DVDs)和 Blu-ray 光盘 (蓝色射波) 涌现作为高端内存密度,高电阻对强烈的电磁辐射,紧凑和可移植的系统。 每技术来与存储容量的新的扩展,而且与其自己的限制。

当前光学数据储藏媒体,例如 CDs, DVDs 和蓝色射波存储数据作为一集中的激光引入的一系列的反射标记在光盘的内部表面。 在所有这些案件,数据在一块二维 (第 2 块) 层内存储,信息占用少于 0.01% 光盘的数量1。 限制由记录波长的交往和重新编码的透镜的数值口径,这个最大容量是大约 (MB)CD 的 700 兆字节, (GB)DVD 的 4.5 十亿字节和 Blu-ray 光盘的 25 GB。 这些数据层扩展这个能力是可能光盘暂挂二甚至更多,但是层的数量由传送解决的激光效率严重地限制到一个重数量。

二光子 (2P) 励磁一个革命技术在飞秒之前 (fs)搏动了激光 fs 的脉冲期限 100 (1 s = 1015 fs) 介绍打开三维 (3D) 存储设备或有时叫的 3DCD 技术。 2P 技术秀丽是它允许一条更好的局限的集中的光点直径,并且有效肤深高效率,意味在每块层的一个更高的存贮密度以及信息的大数分层堆积光盘可能暂挂。

3D 光学数据存储是这个术语产生信息可以被记录并且/或者读与三维解决方法光学数据存储的所有表单。

在 1998年,在我们的组达到的世界的第一可再写的 3D 位光学数据存储设备展示了 44 个 Gbits/cm 能力3 通过采用 2P 励磁,相当于 5 倍当前 DVD 能力2,3。 以后,我们的组发现 2P 励磁改进的荧光液晶和至 450 个 Gigabits/cm 的 3D 存储容量一个新的实际结构3 在 2004年被展示了4。 此结果相当于 50 倍当前 DVD 能力并且是直到 2008年的世界的最高的 3D 数据存储密度。

DVD 的范围 3DCD 光盘的数据容量由理论上的限制太字节/光盘近似预测5。 要中断 3DCD 技术的数据存储限额,我们的组开发称 “极化编码和光谱编码的”这个地面中断的想法,称多维光学数据存储。 这个概念是记录信息多状态在记录媒体的同一个 x-y-z 空间的区域。

实现由纳米技术最近预付款,由于 nanoparticles 一个大 2P 区分和急剧方向有选择性的励磁属性的高雅6,信息可以多路传输到一条记录射线的另外的实体尺寸例如光谱另外或极化和单个解决,如图 1. 所示, nanoparticles 实现与被改进的区分的多维编码技术,并且减少的交叉联系。 它可能由数量级可能地增加当前存储容量,没有由集中的光点直径的空间分辨率限制。

在 2008年,我们的展示了在数量标尺被分散的聚合材料的世界的第一个四维光学数据存储设备采用极化编码技术的组7。 根据该原则,我们的组通过运用同时输入技术的极化和光谱达到 1.6 太字节/在金属 nanorods 被分散的媒体的光盘世界纪录高存储容量8

图 1. 多维光学数据存储模式由杆状的 nanoparticles 的 photoreaction 的。 (a) 2P 数量标尺极化有选择性的励磁和放射依赖性的例证对极化状态。 (b) 荧光强度的极化依赖性对励磁极化状态 (红色圈子) 和放射方向 (蓝色正方形)。 信息是在多层和光谱多路传输的极化在这个媒体里面。 一记录了黄色破折线表示的层解决使用圆被对立的清楚的范围来源如 (c) 所示。 多路传输的信息可以单个解决与对应的极化 (表示由箭头) 和波长,如 (d) 和 (e) 所示。

我们的突飞猛进成绩为我们提供这个基本类型开始一次加速的旅途到多维 Petabyte 光学存储系统 (1 Petabyte 新的时代 = 1,000 兆字节)) 相当于 10,000 倍当前 DVD 能力。 此多维光学数据存储概念是称多维 CDs 的光学数据存储设备的核心示例班次 (MDCDs),在以后 5-10 年将涌现。 如果成功,此新技术在澳大利亚将激起在我们的现代生活的每个角落的底部革命例如教育、可移植的银行业务、全球 e 证券和远程医学以及导致极大经济福利。

例如,度过接近 20 年学习在学校的青年人由于人脑缓慢的内存进程和有限能力。 那时 MDCDs 是可用的, 1Petabytes 光盘可能暂挂所有信息,并且知识一可能在 20 年里了解’传统教育体制! 换句话说, Petabytes 光盘可能解放从乏味学校生活的青年人和救他们 20 年! 如果电影是您的关心,电影的能力需要被重新解释。 10 年前, VCD 质量两小时电影的能力是近似 5GB。 当前, DVD 质量电影是关于 15GB,并且一部高清晰度电影是关于 50GB。 想象 10 年后,这部电影将是可显示的 3D,环境 simulationable simulationable 和人脑的通知。 我们预计电影的能力那时是至少 1000GB。


参考

1. D. 日、 M. 顾和 A. Smallridge, “光学数据存储回顾”,在光通讯的 (蹦跳的人柏林红外全息术方面,海得尔堡, 2003),页。 1.
2. D. 日、 M. 顾和 A. Smallridge, “对可拭擦可再写的三维位光学数据存储的二光子励磁的使用在一个 photorefractive 聚合物”,选择。 Lett。 24, 948 (1999)。
3. D. 日、 M. 顾和 A. Smallridge, “可再写的 3D 在一个基于 PMMA 的 photorefractive 聚合物的位光学数据存储”,副词。 Mater。 13日 1005 (2001)。
4. D. McPhail 和 M. 顾, “对三维光学数据存储的极化区分的使用在聚合物分散了液晶在二光子照明下”, Appl。 Phys。 Lett。 81日 1160 (2002)。
5. D. 日和 M. 顾, “R.i. 配错的作用对在二光子漂白的聚合物的三维光学资料保存密度”, Appl。 选择。 37, 6299 (1998)。
6. X. 李, J. 范 Embden, J.W.M. Chon 和 M. 顾, “提高了 CdS nanocrystal 标尺的二光子吸收”, Appl。 Phys。 Lett。 94, 103117 (2009)。
7. X. 李、 J.W.M. Chon, R.A. 伊万斯和 M. 顾, “Quantum 标尺分散了多维光子的应用的 photopolymers”,选择。 表示 17, 2954 (2009)。
8. P. Zijlstra, J.W.M. Chon 和 M. 顾, “在金 nanorods 的表面胞质基因斡旋的五尺寸光学记录”,本质 459, 410 (2009)。

版权 AZoNano.com, Min 顾 (Swinburne 科技大学教授)

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

Last Update: 13. June 2013 22:59

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