Сегодня в фокусе статья из главного научного журнала Nature, и посвящена она переосмыслению забытой технологии компакт-дисков. Китайским учёные использовали новый, обладающий большей плотностью хранения, материал фоторезист с легированием красителем и люминогенами, вызывающими агрегацию» (AIE-DDPR) и сделали из него диск. Ёмкость экспериментального образца получилась феноменальной — 125 терабайт, что равно 15 000 DVD или 5 000 Blu-ray дискам. На сегодняшний день это самое компактное записывающее устройство с точки зрения отношения ёмкости к физическому объёму носителя.
Учитывая увеличивающийся объем данных, который мы генерируем каждый день, от мгновенных сообщений до потокового видео, оптические диски AIE-DDPR имеют потенциал революционизировать хранение данных. Оптические диски занимают меньше места, чем текущие методы хранения, могут быть более экологичными и в итоге стать дешевле, чем массивы данных для хранения.
Новый материал позволил записывать единицу информации на меньшее число физических её носитель. Авторы исследования называют запись "наноразмерной" и отдельно отмечают, что она производится на молекулярном уровне. Благодаря уменьшению физических размеров единицы информации, новый материал обеспечивает очень высокую плотность хранения информации.
AIE-DDPR состоит из двух химических веществ: 2-изопропилтиоксантона (ITX) и дипентаэритритол пентаакрилата (DTPA). ITX — эффективный фотоинициатор, который возбуждает при воздействии света, например, от лазерного луча. DTPA — мономер — малая молекула с высокой фоточувствительностью, что означает, что она сильно реагирует на свет. В сочетании эти два вещества вместе позволяют сохранять информацию более плотно, чем когда-либо прежде.
Для использования таких дисков необходимо было также пересмотреть механизм считывания информации. Для этого в диски включили гексафенилсилол (HPS) и новый материал AIE-люминогены (AIEgens). AIEgens имеют невероятно высокую флуоресценцию (способность отдавать свет), которая была дополнительно усилена использованием высокофокусированного лазерного луча, который стрелял порциями, длительностью в фемтосекунду (одна миллионная одной миллиардной секунды) во время процесса записи.
Чтобы дополнительно увеличить объём хранения, учёные проводили запись в несколько слоёв и пытались оптимально подобрать расстояние между этими слоями. Оказалось, что если располагать слои на расстоянии 100 микрон (это одна тысячная доля миллиметра) друг от друга, то считывающая лазерная головка может прочесть информацию со 100 слоев. Кроме того, емкость диска можно расширить, если записывать информацию на верхнюю и нижнюю поверхности дисков. Помните, раньше продавались пиратские копии фильмов на таких? :)
Учитывая темпы накопления данных, старые-добрые диски могут спасти нас от беспредельного расширения площадей, занятых серверами и дата-центрами. Единственный их недостаток в сравнении с твердотельными SSD-накопителями и HDD-дисками — это технология записи. Пока что она не позволяющая быстро менять записанную информацию, но учёные уже работают и над её решением.
Подпишись на НАУ, чтобы быть в курсе новостей из мира науки.