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Fünfdimensionale Datenspeicherung
Ein neues lichtempfindliches Material könnte zu Discs von der Größe heutiger DVDs führen, die vier Größenordnungen mehr Daten speichern. Herkömmliche DVDs und CDs speichern Daten auf ihrer Oberfläche in zwei Dimensionen, und holografische Disks können sie in drei Dimensionen speichern. Jetzt haben Forscher erstmals gezeigt, was sie ein fünfdimensionales optisches Material nennen. Es kann Daten in drei räumlichen Dimensionen und als Reaktion auf verschiedene Wellenlängen und Polarisationen des Laserlichts aufzeichnen.
Datenregenbogen : Diese sechs Muster wurden in denselben Bereich eines neuen Datenträgers geschrieben, wobei drei verschiedene Farben und zwei verschiedene Polarisationen des Laserlichts verwendet wurden.
Das Material wird von Forschern unter der Leitung von . entwickelt Min Gu , Direktor der Zentrum für Mikrophotonik an der Swinburne University of Technology in Victoria, Australien. Das Material besteht aus Schichten von Gold-Nanostäbchen, die in durchsichtigem Kunststoff aufgehängt sind, der flach auf ein Glassubstrat gesponnen wird. Mehrere Datenmuster können innerhalb desselben Bereichs im Material geschrieben und gelesen werden, ohne sich gegenseitig zu stören. Unter Verwendung von drei Wellenlängen und zwei Polarisationen des Lichts haben die australischen Forscher sechs verschiedene Muster innerhalb desselben Gebiets geschrieben. Sie haben die Speicherdichte weiter auf 1,1 Terabyte pro Kubikzentimeter erhöht, indem sie Daten auf Stapel von bis zu 10 Nanostäbchen-Schichten geschrieben haben. In einem heute online in der Zeitschrift veröffentlichten Papier Natur , Gus Gruppe berichtet von Aufnahmegeschwindigkeiten von etwa einem Gigabit pro Sekunde.
Sie können jedes Bit mit einem Laserpuls aufnehmen, sagt Gu. Der Schreiblaser schmilzt und formt die weniger als 100 Nanometer langen Goldpartikel. Die Änderungen wirken sich darauf aus, wie die Nanostäbchen mit dem Licht eines Laser-Bildgebungssystems interagieren, sodass die Daten gelesen werden können.
Die australischen Forscher haben die Gold-Nanopartikel so angepasst, dass sie auf verschiedene Lichtwellenlängen reagieren, indem sie ihre Abmessungen kontrollieren. Wenn sie beispielsweise mit einem fokussierten grünen Lichtstrahl gepulst werden, ändern einige der Nanostäbchen ihre Form, während andere ganz in der Nähe, aber von anderer Größe nicht betroffen sind. Die Reaktion der Nanostäbchen, die zufällig über den Kunststoff gestreut werden, hängt auch vom Ausbreitungswinkel des einfallenden Lichts ab. Wenn die Polarisation des Lichts auf die Längsachse der Stäbchen ausgerichtet ist, absorbieren die Stäbchen es stärker als Licht aus anderen Winkeln. Die Muster können nicht gelöscht und neu geschrieben werden, aber sie sollten im Laufe der Zeit stabil sein.
Frühere Arbeiten zu dieser Art von optischem Multiplexspeicher beruhten auf lichtempfindlichen Polymeren. Das Absorptionsspektrum dieser Materialien ist laut Gu sehr breit, was es schwierig macht, mit mehreren Lichtfarben mit hoher Dichte aufzunehmen. Der Vorteil der Goldnanostäbchen und der Quantenpunkte, ein weiteres Nanomaterial, das Gu für eine wiederbeschreibbare fünfdimensionale Speicherung erforscht, besteht darin, dass sie auf viel schmalere Lichtbänder reagieren.
Die australische Technik wird in verschiedenen Entwicklungsstadien mit einer Reihe von High-Density-Datenspeichertechniken konkurrieren müssen, darunter Flash- und High-Density-Magnetspeicher der nächsten Generation. Die Ergebnisse sind früh, aber interessant, sagt Kevin Curtis , der Chief Technology Officer bei InPhase-Technologien , ein Unternehmen aus Colorado, das holografische Speicher entwickelt, die mit einer Wellenlänge in drei Dimensionen aufzeichnen. Letzte Woche bei der IEEE Photonics Society optische Datenspeicherung Konferenz in Florida präsentierte InPhase einen Prototyp, der 713 Gigabyte pro Quadratzoll speichert. Das Unternehmen arbeitet mit Hitachi die holografische Technologie in Produkte zu implementieren.
Barry H. Schechtman, emeritierter Geschäftsführer der Konsortium der Informationsspeicherindustrie , sagt, die australische Arbeit sei eine gute erste Demonstration des langfristigen Potenzials der fünfdimensionalen Aufzeichnung zur Steigerung der optischen Speicherkapazität und -rate. Das Aufzeichnungsmedium aus Goldnanostäben bietet mehr Drehknöpfe als andere Materialien zur Datenspeicherung, sagt er.
Schechtman warnt jedoch davor, dass die Forscher vor einer enormen technischen Herausforderung stehen. Es ist wahrscheinlich, dass es schwierig sein wird, all diese Variablen auf einmal zu kombinieren und jede an ihre natürlichen Grenzen zu bringen, sagt er.
Gu berichtet, dass er eine Vereinbarung mit . hat Samsung und ist in Gesprächen mit chinesischem Elektronikhersteller Shenzhen Sunland-Technologie die Technologie zu lizenzieren. Die erste Anwendung findet er wahrscheinlich in Archiven, in denen große Datenmengen aus medizinischen Bilddateien, Sicherheitsverschlüsselungen und Bankgeschäften gespeichert sind.