Миллион лет будут хранить информацию новые алмазные носители. (фото+текст)

В современной динамике увеличения объема цифровых данных возникает растущая потребность в надежных и долговечных решениях для хранения информации. Существующие технологии, такие как магнитные диски и SSD-накопители, несмотря на широкое применение, показывают свои недостатки.

Исследователи представили в Nature Photonics новый метод хранения данных в алмазе, материале известном своей прочностью и стабильностью. Этот метод обеспечивает высокую плотность хранения данных и способен сохранять информацию на миллионы лет.

Исследователи из Университета науки и техники Китая в Хэфэе занимаются разработкой новых технологий, которые объединяют в себе экологическую составляющую и энергоэффективность. Они также стремятся к увеличению емкости памяти и ускорению обработки данных.

Одним из самых революционных идей исследователей стало использование алмаза — материала, который отличается своей надежностью и способностью взаимодействовать с светом. В современном мире возрастающий запрос на энергию для хранения информации становится проблемой, особенно уязвимыми к потере данных являются жесткие диски, если их магнитные свойства ухудшаются.

Создание микроскопических дефектов Френкеля в алмазе: новый способ хранения данных
Экспериментальные ученые провели исследование, в котором использовали крошечные кусочки алмаза и облучали их сверхбыстрыми лазерными импульсами длительностью одну фемтосекунду. Основная цель метода заключалась в создании вакуолей, известных как дефекты Френкеля, которые возникают при сдвиге атомов углерода. Эти дефекты могут быть использованы для хранения информации.

Иллюстрация концепции алмазного носителя данных. Запись информации в алмазе осуществляется с помощью фемтосекундных лазерных импульсов.

При непрерывном лазерном облучении на длине волны 532 нм с плотностью мощности 1,3 × 10⁷ кВт м-², флуоресценция остается стабильной, что необходимо для кодирования в оттенках серого. Быстрое рассеивание тепла алмазом, обладающим высокой теплопроводностью, обеспечивает точность записи. Фемтосекундные импульсы создают электрический сигнал длительностью 4 нс, ограниченный полосой пропускания фотодиода. Конфокальное изображение демонстрирует уложенную схему хранения. Изображение с суперразрешением запоминающего устройства представляет собой тонкую резкую полосу с полувысотой шириной 69 нм и 160 нм, соответственно.

Специальная система автоматически корректирует волновой фронт для оптимизации фокусировки лазера, компенсируя различия в индексах преломления на границе между маслом и алмазом. Этот метод использует особенности алмаза для сохранения данных высокого разрешения, точности и долговечности.

Уникальные вакуоли отличаются невероятной структурной стабильностью, даже при высоких температурах, и устойчивостью к фотообесцвечиванию, что обеспечивает частое и долгосрочное считывание информации. Взаимодействие лазера с алмазной подложкой приводит к уменьшению размеров каждой вакуоли до менее чем 69 нанометров, что значительно увеличивает плотность хранения данных.

Ученые объявили о поразительной плотности хранения информации - 14,8 терабита на каждый кубический сантиметр, что является рекордным показателем. Алмазная система обещает не только впечатляющую емкость, но и уникальную долговечность, которая, по оценкам, может достигать миллионов лет. Исследователь Я Ванг отмечает, что после стабилизации структур хранения данных термообработанный алмаз обеспечивает великолепную надежность и не требует никакого обслуживания.

Для проведения проверки эффективности своей системы, команда решила использовать знаковые изображения, такие как «Кот с золотой рыбкой» Анри Матисса или известные фотографии Эдуарда Майбриджа 1878 года. Они провели эксперимент, изменяя атомную структуру алмаза, чтобы воспроизвести световые колебания каждого пикселя, и в результате продемонстрировали высокую эффективность хранения данных с уровнем ошибок не превышающим 1%. Несмотря на перспективы данной технологии, ее широкое внедрение сталкивается с определенными трудностями, включая высокую стоимость и сложность оборудования, необходимого для производства.