Бихромофорный полимер возбуждает терабайтом на диске
Фантастическую плотность записи бинарной информации, да ещё с применением для хранения данных практически всей толщины оптического диска, возможно взять, в случае если вынудить трудиться в качестве питов (нулей «группы» и физических отпечатков) единиц молекул. Основное было придумать метод, как вынудить их изменяться в ту либо иную сторону.
И его вправду придумали.
Столь необыкновенную совокупность записи информации создал, как ни необычно, химик — доктор наук Кевин Белфилд (Kevin D. Belfield) — и его команда (Belfield Research Group) из университета Центральной Флориды (University of Central Florida).
В базу «Двухфотонного трёхмерного оптического устройства хранения данных» (Two-photon 3D optical data storage) либо, несложнее, «Совокупности высокоплотной оптической записи» (High-density optical data storage), Белфилд положил принцип двухфотонного возбуждения. Говоря упрощённо, это в то время, когда некая светочувствительная молекула откликается флуоресценцией, поглотив сходу два фотона меньшей энергии, так, как если бы она поглотила один фотон большей энергии.
Применяя сочетание двух лазеров с различными длинами волны, возможно добиться того, что на диск будет спроецировано весьма чёткое изображение, с разрешением куда более высоким, чем вероятно взять при одном лазере. В этого изображения будут собственные чёрные и яркие участки — будущие биты.
Наряду с этим настройкой лазеров возможно добиться того, что по паре фотонов возьмут всего пара молекул в толще прозрачного материала, расположенных совершенно верно в той точке, где мы желаем записать очередную бинарную единичку. Обратите внимание: целеуказание возможно поменять не только в плоскости диска, но и по его глубине, причём отличие между соседними слоями записи возможно сделать весьма маленькой, а число слоёв — громадным (в опытах Белфилда это были 1 штуки и 33 микрон, соответственно).
Пример, как пишут авторы работы, «высоколокализованного двухфотонного возбуждения».
Действительно, тут в качестве флуоресцирующего вещества применён не жёсткий полимер, а колба с некой жидкостью (фото с сайта belfield.cos.ucf.edu).
Но что дальше? Как сохранить данные?
Для этого авторы придумали бихромофорный состав из молекул некой производной флуорена и представителя класса диарилэтенов, каковые реагируют на облучение той либо другой частоты трансформацией собственной формы.
Последнее вещество имеет два устойчивых изомера, так именуемые открытый и закрытый типы. Вот вам и бинарные «ноль» с «единицей» на молекулярном уровне.
При записи флуорен принимает фотоны и, как будто бы вестник, передаёт взятую энергию диарилэтену, дабы тот записал «единичку».
Но основное, что требовалось придумать, — не как записывать данные лазерами, а как ими же и считывать эти, причём дабы они не стирались. Оказалось, что это легко сделать при помощи флуоресценции данного состава в ответ на облучение с определённой частотой.
Испытания продемонстрировали, что надёжность считывания записи с для того чтобы диска остаётся безукоризненной кроме того по окончании 10 тысяч циклов чтения, не смотря на то, что однако контраст по яркости отклика между «нулями» и «единичками» мало понижается.
Упрощённая схема новой совокупности. Красным цветом продемонстрирован лазер.
Качающееся зеркало руководит трансформацией координат X и Y, а линза — фокусировкой лазерных лучей по глубине диска. Справа: запись происходит благодаря трансформации состояния полимера при получении энергии от светочувствительного вещества.
Внизу: благодаря настройке лазеров возможно вести запись (а позже — чтение) в весьма солидном числе слоёв (иллюстрация с сайта belfield.cos.ucf.edu).
Работа Белфилда сотоварищи размещена в издании Advanced Materials.
До тех пор пока авторы проекта экспериментируют с маленькими количествами данных. Они контролируют сам принцип таковой фотохимической записи.
Но, по их расчётам, в будущем один оптический диск, размером с DVD, сможет вместить терабайт данных — это количество какой-нибудь большой научной либо исторической библиотеки.
Тут необходимо отыскать в памяти, что терабайтную ёмкость для оптических дисков нам уже показывали, к примеру, в виде уникальной совокупности голографической цифровой записи, а также в виде диска с несимметричными питами. Сейчас показалась другая разработка, замахнувшаяся на такой же внушительный показатель.
Восстановленная в компьютере трёхмерная картина распределения двух форм изомеров диарилэтена аж в 33 слоях записи.
Шкалы координат размечены в микрометрах (иллюстрация с сайта belfield.cos.ucf.edu).
На данный момент авторы замысловатого Two-Photon 3D Optical Data Storage заняты предстоящим развитием собственной технологии в сторону понижения нужного уровня мощности лазеров (просматривай — сложности его цены и устройства), на что они взяли сравнительно не так давно $270 тысяч от Национального научного фонда США (NSF). Патент же на новую совокупность хранения данных ещё находится на рассмотрении.
какое количество времени пройдёт прежде, чем эта разработка станет общеупотребительной, неизвестно. Но любопытно, что новый способ записи в полной мере допускает создание не только оптических дисков, но и, скажем, мелких прозрачных кубиков, биты в которых будут записываться в виде трёхмерной молекулярной решётки фактически во всей толще полимера.
Вам это ничего не напоминает? Помнится, в паре-тройке фантастических фильмов да пяти-шести книгах уже фигурировали «записывающие кристаллы».
