Оптические диски, способные хранить до 200 ТБ данных, могут стать возможными благодаря новой технологии, разработанной в Китае. В случае коммерциализации это могло бы возродить оптические носители в качестве альтернативы жесткому диску для экономичного долгосрочного хранения.
Исследователи из Шанхайского университета науки и технологий (USST) и Шанхайского института оптики и точной механики (SIOM) заявляют, что они продемонстрировали, что оптическая память возможна до петабитного уровня с использованием сотен слоев, а также заявляют, что они сломали оптический дифракционный барьер, ограничивающий расстояние между записанными объектами.
В статье, опубликованной в журнале Nature под названием « 3D-наноразмерная оптическая дисковая память с петабитной емкостью », исследователи подробно описывают, как они разработали новый оптический носитель информации, который они называют фоторезистом, легированным красителем (DDPR), с люминогенами, индуцируемыми агрегацией эмиссии (AIE-DDPR). .
Утверждается, что при использовании в качестве записывающего слоя он превосходит другие оптические системы и жесткие диски с точки зрения плотности записи — объема памяти на единицу площади. Если говорить конкретнее, исследователи утверждают, что он в 125 раз больше, чем у многослойного оптического диска на основе золотых наностержней, и в 24 раза больше, чем у самых современных жестких дисков (по данным за 2022 год).
Предлагаемые процессы записи и извлечения для этой среды требуют использования двух лазерных лучей каждый. Для оптической записи луч фемтосекундного гауссовского лазера с длиной волны 515 нм и луч непрерывного лазера с длиной волны 639 нм в форме пончика фокусируются на области записи.
Здесь первый луч инициирует полимеризацию, которая дезактивируется вторым лучом, в результате чего образуется пятно записи с тем, что исследователи называют «субдифракционным размером объема», то есть меньшим, чем было бы возможно в противном случае. Для считывания используется импульсный лазер с длиной волны 480 нм и лазер непрерывного действия с длиной волны 592 нм.
По мнению исследователей, чистые диски с пленкой AIE-DDPR могут быть изготовлены с использованием процесса, совместимого со стандартным рабочим процессом для обычных DVD, включающим центрифугирование и процесс формования пустых дисков.
В ходе испытаний исследователи утверждают, что пленка AIE-DDPR настолько прозрачна, что они смогли записывать и читать до 100 слоев на таких дисках с расстоянием между соседними слоями всего 1 микрометр (1 мкм).
Данные, использованные для этого, на самом деле представляли собой логотипы USST и SIOM, записанные на чередующихся слоях, и команда утверждает, что при чтении четные и нечетные слои имели четкие чередующиеся узоры без перекрестных помех, а разрешение узора в более глубоких слоях оказалось сопоставимым с таковым в верхних слоях.
По оценкам исследователей, учитывая 100 слоев на диске, минимальный размер пятна 54 нм и шаг боковой дорожки 70 нм, это должно обеспечить емкость 1,6 петабита (200 ТБ) на площади диска размером с DVD.
Однако они предупреждают, что, хотя это существенно увеличивает плотность хранения данных, для коммерческой жизнеспособности необходимо улучшить скорость записи и энергоэффективность. Этого можно достичь, используя фемтосекундный лазерный луч с более высокой частотой повторения и более чувствительным фоторезистом, чем те, которые используются в нынешней системе.
Это означает, что наноразмерная оптическая система хранения данных еще далека от коммерческой доступности приводов и носителей, но исследователи утверждают, что такие продукты должны оказаться менее дорогостоящими, чем современные библиотеки оптических дисков и массивы жестких дисков, чтобы соответствовать требованиям рынка.
Они утверждают, что флэш-накопители и дисководы также несут высокую энергетическую нагрузку, что приводит к высоким эксплуатационным расходам и короткому сроку службы, в то время как оптические носители могут безопасно хранить данные в течение десятилетий.
Однако для целей архивирования эта технология может не иметь большого преимущества перед старой простой ленточной технологией. В прошлом году IBM анонсировала ленточный накопитель TS1170 с картриджами емкостью 50 ТБ, которые способны хранить до 150 ТБ за счет сжатия 3:1.