Ученые научились хранить информацию в трех измерениях

Впервые ученым удалось превратить стеклянный материал в трехмерное хранилище данных, используя технику на основе света. Это достижение может стать большим шагом вперед при внедрении таких материалов в качестве устройств хранения данных, потенциал которых достигает 125 гигабайтов на один кубический сантиметр.

На данный момент разрабатывается несколько методов трехмерной записи и хранения информации. Один из них основан на явлении "фотохромизм", при котором материал обратимо меняет свой цвет (химический состав) при воздействии на него электромагнитного излучения (света). Яркий пример такого материала - солнцезащитные очки "хамелеоны".

Фотохромизм - пример однофотонной фотоионизации. Т.е. каждый фотон светового потока (типа луча лазера) активизирует единственный электрон в материале. Когда эти электроны деактивизируются (очень быстро), каждый из них испускает единственный фотон с почти такой же энергией, как и поглощенный фотон.

Другой многообещающий метод подразумевает многофотонную активизацию, при которой каждый электрон материала поглощает много фотонов. Этот метод является более сложным. Из-за того, что каждый электрон поглощает более одного фотона, лазер взаимодействует с меньшим количеством материала. Это позволяет работать с материалом на более высоком разрешении в трех измерениях, что подразумевает гораздо бОльшую плотность записи и хранения данных.

Материал, с которым работали ученые, представляет собой особый тип оцинкованного фосфатного стекла, содержащего ионы серебра. Образцы материала, толщиной в один миллиметр, бесцветны и тщательно отполированы. Ученые действовали на материал очень коротким интенсивным лазерным лучом, сосредоточенным на площади в 200 микрометров. Исследователи меняли мощность лазера и количество импульсов, и замеряли показатели поглощения и переизлучения света освещенным участком.

Ученые заметили, что излучение заставило атомы серебра формироваться в плотные кластеры по размерам близким к молекулам. При определенной мощности лазерного луча и количестве импульсов кластеры серебра переизлучали лазерный луч с определенной частотой - в три раза более высокой, чем у лазерного луча источника (т.н. третья гармоника).

Тогда исследователи решили использовать мощный лазерный луч для записи информации в стеклянном материале. Тот же луч, но уже с пониженной мощностью вызывал третью гармонику кластеров серебра, и это давало возможность считывать записанную информацию.

На глубине около 200 микрометров группа ученых записала три слоя информации с расстоянием между слоями в 10 микрометров. Каждый слой содержал сетку битовых ячеек 12х12 с интервалом между ячейками в 3 микрометра. Такая размерность соответствует гигабиту(!) информации на квадратный сантиметр или 125 мегабайт на см²!

Чтобы проверить стабильность хранения данных, ученые подвергли образцы материала термообработке. Информация стиралась лишь при 400 градусах Цельсия, поскольку сама структура стекла при такой температуре начинала меняться. После повторной полировке материала, можно было вновь записывать данные.

Справка:
Фотохромизм - явление обратимого изменения строения молекул или их электронного состояния, происходящего под действием света и сопровождающегося изменением окраски вещества. При этом могут происходить обратимые изменения и других свойств, например, показателя преломления, растворимости, реакционной способности, электрической проводимости. Фотохромизм присущ большому числу органических и неорганических соединений. Наши новостные информеры это залог, современной жизни. Вы всегда в курсе всех событий вашей страны.

Оригинал (на англ. языке): Physorg.com

• Технология под рукой: сенсорные экраны смартфонов помогут следить за уровнем гидратации организма
• Эпоха экзафлопсных суперкомпьютеров наступила — что это значит и на что они способны?
• Частое использование ChatGPT связано с одиночеством и эмоциональной зависимостью
• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии
• Двойно магичное ядро свинца-208 удивляет неожиданными свойствами формы