Исследователи разработали эффективный и надежный метод хранения данных в алмазе, материале, известном своей прочностью и стабильностью. Метод, описанный в журнале Nature Photonics, не только обеспечивает превосходную плотность хранения данных, но и обладает уникальной способностью сохранять информацию в течение миллионов лет.
Поскольку объем цифровых данных растет в геометрической прогрессии, потребность в надежных и эффективных решениях для хранения данных как никогда велика. Современные технологии, такие как магнитные жесткие диски и твердотельные накопители, несмотря на их повсеместное распространение, демонстрируют свои ограничения. Например, если магнитные свойства жесткого диска ухудшатся, данные могут быть легко потеряны. Кроме того, беспокойство вызывает растущий спрос на энергию для хранения данных.
Именно на этом фоне исследователи из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе работают над созданием альтернативных решений, которые были бы одновременно экологически чистыми и энергоэффективными. Кроме того, эти решения должны иметь больший объем памяти и более высокую скорость обработки данных. Одна из их самых инновационных идей была основана на использовании алмаза, материала, который ценится за свою прочность и способность взаимодействовать со светом.
Дефекты Френкеля: микромир для хранения данных
В ходе эксперимента исследователи подвергали крошечные фрагменты алмаза воздействию сверхбыстрых лазерных импульсов, каждый из которых длился 1 фемтосекунду (или 0,000 000 000 000 000 001 секунда). Цель этого подхода — создать «дефекты Френкеля» — вакуоли, которые образуются при смещении атомов углерода. Эти дефекты используются для хранения информации.
Обратите внимание: При помощи нового метода диагностики стало возможным на ранней стадии выявить риск развития шизофрении.
Конфокальное изображение, показывающее многоуровневую схему памяти (c). Алмаз обладает высокой теплопроводностью и быстро рассеивает тепло, обеспечивая точную запись (d). Фемтосекундные импульсы создают электрический сигнал длительностью 4 нс, ограниченный шириной полосы фотодиода (д). Изображение запоминающего устройства со сверхвысоким разрешением, показывающее тонкие резкие полосы шириной на полувысоте 69 нм и 160 нм (f). Система записи автоматически регулирует волновой фронт для оптимизации фокусировки лазера, компенсируя разницу показателей преломления на границе раздела нефть-алмаз (g). Этот метод использует уникальные свойства алмаза для хранения данных с высоким разрешением, точностью и долговечностью.Эти вакуоли характеризуются замечательной структурной стабильностью даже при высоких температурах и устойчивы к фотообесцвечиванию, что позволяет проводить частые и длительные измерения. Сложное взаимодействие между лазером и алмазной подложкой уменьшает размер каждой вакуоли до менее 69 нанометров, значительно увеличивая плотность хранения данных.
Рекордная плотность и непревзойденная долговечность
Ученые заявили о впечатляющей плотности хранения данных — 14,8 терабит на кубический сантиметр. В дополнение к этой удивительной способности система также обещает сверхдолгую продолжительность жизни — возможно, миллионы лет, хотя эта оценка основана на моделировании. «Стабилизируя структуру хранения с помощью термической обработки, алмаз обеспечивает непревзойденную долговечность без необходимости какого-либо обслуживания», — рассказал New Scientist Ван Я, один из авторов исследования.
Чтобы протестировать свою систему, команда сохранила такие знаковые изображения, как «Кот и золотая рыбка» Анри Матисса или знаменитую серию фотографий Эдварда Мейбриджа 1878 года. Изменив атомную структуру алмаза для воспроизведения световых колебаний каждого пикселя, они продемонстрировали поразительную эффективность хранения данных с уровнем ошибок менее 1%. Хотя эта технология многообещающая, она не лишена проблем с масштабированием, не в последнюю очередь из-за ее высокой стоимости и сложности оборудования, необходимого для ее производства.
Все последние новости науки и техники читайте на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Исследователи разработали эффективный и надежный метод хранения данных в алмазе — материале, известном своей прочностью и стабильностью.