Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Автор:
lifeman
Печать
дата:
1 июня 2009 11:37
Просмотров:
1701
Комментариев:
13
Очередной скачок вместимости DVD-дисков, который произойдёт примерно через пять-десять лет, обещают нам австралийские учёные. С помощью нанотехнологий им удалось на одном и том же участке диска разместить пять непересекающихся "измерений" данных, каждое из которых можно зафиксировать лучом лазера со строго определёнными параметрами.
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Две тысячи фильмов на одном DVD-диске – это уже не фантастика,
а вполне себе обозримое будущее. Впрочем, за увеличением
вместимости носителей, скорее всего, последует и "рост" самих
файлов (фото Peter Zijlstra/James Chon).


Можно ли считать, что в этом случае информация хранится в пятимерном пространстве? Не совсем. Но если технология будет доведена до ума (и коммерческого продукта, естественно), вместительность DVD-дисков действительно увеличится в тысячи раз. Однако обо всём по порядку.
В прошлом месяце американская компания General Electric рапортовала о том, что её специалисты разработали голографические диски, которые могут вмещать до сотни стандартных DVD.
Между тем уже существуют двухслойные диски Blu-ray, эквивалентные десяти DVD.
Но команда материаловедов из австралийского университета Суинбёрна (Swinburne University of Technology in Melbourne) получила ещё более впечатляющие результаты.
Учёные нанесли на полимер (поливиниловый спирт) золотые наностерженьки. При этом все они получились направленными в разные стороны.
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Слева показана система считывания изображение с диска. Сам диск состоит из трёх слоёв полимера, в который внедрили золотые наностержни.
Между несущими информацию слоями находится прозрачное реагирующее на давление связующее вещество (толщиной 10 микрометров).
Вся конструкция располагается на стеклянной подложке.
Посередине: смешанное изображение, полученное с помощью неполяризованного света с широким диапазоном длин волн.
Справа: информация проявляется без перемешивания только в случае правильно подобранных параметров считывания:
длины волны λ и направления поляризация (указаны двунаправленными стрелками) (иллюстрация Nature).



Десять таких слоёв наночастиц обеспечили плотность записи 140 гигабайт на кубический сантиметр. Итого – 1,6 терабайта данных на одном DVD-диске (с возможностью увеличения до 7 терабайт, если удастся уменьшить расстояния между слоями).
И всё-таки австралийские изобретатели называют новый материал не иначе как "пятимерный". Почему?
Напомним, что уже ставшие традиционные DVD и CD могут хранить данные на своей поверхности в двух измерениях. У голографических дисков в распоряжении имеется и третья составляющая. Третьим измерением также условно можно считать многослойность создаваемых ныне носителей (без значительного увеличения их толщины).
Золотые наночастицы добавили новому прототипу диска будущего ещё "два измерения": по цветовому спектру и поляризации.
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Слева схематически показано, что лазер воздействует лишь на определённые наночастицы (с особым соотношением сторон и ориентацией), изменяя их форму.
Справа: микрофотографии золотых наностержней, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).
Сверху – до облучения лазером, снизу – после. Стрелками показаны наночастицы, которые "откликнулись" на воздействие лазера.
Масштабные линейки соответствуют 100 нанометрам (иллюстрации и фото Nature).



Дело в том, что форма наночастицы (точнее, соотношение сторон) определяет, как она будет реагировать на свет. То есть растопить и превратить в каплю более тонкий и длинный наностержень сможет, к примеру, только свет зелёного цвета, а более короткий, но широкий "бочонок" поддастся синему излучению.
Эти изменения формы приводят к тому, что в дальнейшем записанный "бит" будет по-разному реагировать и на считывающее излучение.
Получается, что на одном и том же участке диска могут быть записаны данные на различных длинах волн (точнее, на разных составляющих общего массива наночастиц).
В то же время современные CD, DVD и Blu-Ray записываются лазерным лучом только одной длины волны.
"Пятое измерение" – это поляризация света. Здесь работает другое явление: на излучение с определённой линейной поляризацией реагируют только те наночастицы, которые ориентированы параллельно направлению колебания волны (так как в таком случае поглощается наибольшее количество энергии).
Поляризацию можно изменять в пределах 360 градусов, соответственно, появляется дополнительное "пространство".
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Спектры экстинкции растворов наночастиц (отдельно для каждой группы с определённым соотношением сторон).
На врезках показаны фотографии наностержней, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM).
Соотношение сторон первых составляет примерно 2, вторых – 4,2, третьих – 6,25.
Масштабные линейки соответствуют 50 нанометрам (иллюстрация и фото Nature).



"Мы можем записать информацию при "нулевой" поляризации, а затем – с помощью волн, поляризация которых находится под прямым углом к первой. При этом волны (как и данные) не будут интерферировать, то есть не смогут смешиваться между собой", — говорит в пресс-релизе университета один из авторов работы Джеймс Чон (James Chon).
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Изображения, записанные с помощью трёх различных направлений поляризации
(такой подход также позволит увеличить вместимость одного диска до 7 терабайт).
Длина волны одна – 840 нанометров. Сторона "рисунка" составляет 100 микрометров или 75 пикселей (фото Nature)
.


Все эти способы записи (по разным параметрам) использовались ранее, но всегда по отдельности. А австралийским учёным впервые удалось собрать их все воедино на одном носителе.
"Мы установили, что объём записанной информации можно увеличить во много раз, не увеличивая физические размеры диска", — добавляет Минь Гу (Min Gu), ведущий исследователь и директор Центра микрофотоники (Centre for Micro-Photonics).
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Всего три длины волны (цвета) и два направления поляризации,
на одном и том же участке диска можно поместить 18 разных изображений.
Все рисунки расположились в три слоя (расстояние между ними соответствует толщине связующего вещества).



Однако при всех очевидных достоинствах метода есть и проблемы, которые учёным ещё предстоит решить.
Например, низкая скорость записи и считывания данных (общая трудность всех высокоплотных массивов информации).
В своей статье, опубликованной на днях в журнале Nature, авторы утверждают, что на данной разработке вполне возможно достигнуть скорости в один гигабит в секунду. Можно достигнуть, но получится ли?
Для чтения информации учёные использовали высокоинтенсивный, но при этом низкоэнергетический фемтосекундный лазер, который не способен расплавить наностержни. Сканирование таким лучом позволяет считать нужную информацию, не задев при этом уже записанную. Кроме того, для многослойных дисков очень важно преодолеть помехи, которые могут создавать внешние слои при чтении внутренних.
Но фемтосекундный лазер достаточно дорогой и громоздкий, его будет очень сложно внедрить в коммерческий привод. "В решение этой проблемы мы полагаемся на наших коллег физиков", — комментирует Чон.
Австралийские материаловеды также отмечают, что пока информацию на диски можно будет только записать – стереть или перезаписать её невозможно. Что, правда, не отменяет возможности использования новых дисков в крупных архивах (медицинских, банковских и других). К тому же полученная информация будет храниться долго (сколько именно, пока не уточняется).
Золотые нанопроводки втиснули терабайт на один диск

Растровое изображение одного из образцов данных, полученное с помощью лазера с длиной волны 840 нанометров
и вертикальной поляризацией (такие же параметры использовались при записи). На врезке: сильно увеличенная
фотография участка со стороной 7 микрометров.
Справа показаны изображения, полученные на других длинах волн (двунаправленными стрелками также отмечены
направления поляризации). Видно, что, не зная нужных параметров, невозможно восстановить начальную картинку.
Это означает, что новинку можно использовать для зашифровки информации. Масштабные линейки – 20 микрометров (иллюстрация Nature).



Также пока ничего не известно о времени доступа к записанной информации и цене будущих дисков (хоть золото в них и в микроскопических количествах, но всё же это драгоценный металл).
Основными конкурентами "золотых" носителей на данный момент являются другие высокоплотные разработки. Это и усовершенствованные голографические диски (последний прототип от InPhase Technologies способен хранить 43,5 гигабайта в кубическом сантиметре), и чипы флэш-памяти, и магнитные накопительные устройства.
Но несмотря на все возможные трудности по внедрению технологии в массовое производство, австралийцы уже подписали соглашение с корейской Samsung, а также ведут переговоры с китайской компанией Shenzhen Sunland Technology о возможности создания патента на перспективную разработку.

1 не понравился
16 понравился пост
 
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

Комментарии

 
 

 
 
 
-S()UR()N-
Дата:
(1 июня 2009 11:49)
#1
здорово... блюрэй еще толком не распространился, а ему уже дышат в спину...
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Denok13
Дата:
(1 июня 2009 11:50)
#2
Ништяк-ништяк... Ждёмс)
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
VIKTOROVI4
Дата:
(1 июня 2009 13:12)
#3
а чё картинки не открываюца;(
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
D.F.S
Дата:
(1 июня 2009 13:30)
#4
Читал статью в журнале, только вот и привод к ним будет стоить ппц сколько.
 
Доктор Секс © [Жж]
"май стайл ис оргазм стайл" © [Жж]
Clan of the Dark Buddha yinyang
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
ZZVVSS
Дата:
(1 июня 2009 14:22)
#5
через пять-десять лет, обещают нам австралийские учёные.

ничё у них погрешности)))
 
я на кую вертел королей из местной администрации
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Emely
Дата:
(1 июня 2009 15:06)
#6
Это огромный шаг в записи файлов. Отличная статья.
 
Сборная России по хоккею - чемпион!!!
Красноярский край > Зеленогорск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Пингвинчик
Дата:
(1 июня 2009 15:18)
#7
нормально! а наша особая экономическая зона когда начнет плоды приносить? а то бабки в бухали, офисов настроили и привет!
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Solo_13
Дата:
(1 июня 2009 15:24)
#8
А представьте какие там винты будут... eek
 
Смеяться - вы последний? Я за вами.
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Mitrofffan
Дата:
(1 июня 2009 18:51)
#9
Цитата: Пингвинчик
а наша особая экономическая зона когда начнет плоды приносить? а то бабки в бухали, офисов настроили и привет!

когда русский человек работать полюбит
 
Во истину За ВДВ...
Краснодар [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
klizmo
Дата:
(1 июня 2009 19:08)
#10
нтересно а некст накопитель уже в разработке ?
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Saleen
Дата:
(2 июня 2009 14:35)
#11
у немецких учоных появился конкурент !
:)
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
savru
Дата:
(2 июня 2009 23:05)
#12
если такой диск повредится или потеряется-столько информации
коту под хвост... wink
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Ацкий
Дата:
(2 августа 2009 02:10)
#13
Наши делали голографические диски на стекле с золотым напылением ещё в конце семидесятых годов.
Так называемый микромиррор дивайс используется в устройствах фотовывода уже 20 лет.
Короче, совершенно неясно почему до сих пор нет таких устройств в широкой продаже...
Томск [ссылка]
0 / 0
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Информация

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оставлять свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Пожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. Также вы можете войти на сайт, используя существующий профиль в социальных сетях (Вконтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Наверх