Алмаз — многообещающий материал для хранения данных, и теперь ученые продемонстрировали новый способ вместить в него еще больше данных, вплоть до одного атома. Этот метод обходит физический предел путем записи данных в одни и те же пятна в разноцветном свете (используя разные длины волн света).
Алмаз имеет большой потенциал в качестве носителя данных: недавние разработки позволили создать 2-дюймовые (5-сантиметровые) пластины, на которых можно хранить эквивалент миллиарда дисков Blu-Ray. Интересно, что это работает не за счет записи данных в сам алмаз, а за счет записи данных в крошечные дефекты, вызванные примесью азота в материале. Эти дефекты могут поглощать свет, за что их называют «центрами окраски».
Обычно технологии оптической памяти имеют жесткий предел в точности записи данных — в конце концов, существует минимальный диаметр, на котором может быть сфокусирован лазерный луч. Этот предел, известный как дифракционный предел, масштабируется в зависимости от длины волны используемого света.
«Вы не можете использовать такой луч для письма с разрешением меньше дифракционного предела, потому что, если вы сместите луч меньше этого значения, вы повлияете на то, что уже написали», — сказал Том Делор (Tom Delord), соавтор исследования. «Обычно оптическая память увеличивает емкость хранения данных за счет сокращения длины волны (сдвига в сторону синего цвета), поэтому у нас есть технология Blu-ray».
Но для нового исследования исследователи из Городского университета Нью-Йорка нашли способ обойти дифракционный предел. Хитрость заключается в том, чтобы использовать разные длины волн света для записи данных в центры окраски, которые расположены ближе друг к другу, чем позволяет предел дифракции. Например, вы не сможете разместить два «зеленых» рядом друг с другом, но если вы чередуете, скажем, зеленый, красный и синий, вы теоретически можете хранить в три раза больше данных в одном регионе, чем если бы вы использовали один цвет.
«Мы очень точно контролировали электрический заряд этих центров окраски с помощью узкополосного лазера и криогенных условий», — сказал Делор. «Этот новый подход позволил нам, по сути, записывать и читать крошечные фрагменты данных на гораздо более тонком уровне, чем это было возможно ранее, вплоть до одного атома».
В ходе испытаний команда продемонстрировала, что с помощью этого метода может печатать 12 разных изображений в одном месте (пятне) на разных частотах, достигая плотности данных 25 ГБ на квадратный дюйм (6,4 кв. см). Для сравнения, именно столько данных удерживает стандартный однослойный диск Blu-Ray по всей своей поверхности. Дополнительным бонусом является то, что этот метод является обратимым, поэтому данные можно записывать, стирать и перезаписывать практически столько раз, сколько необходимо.
Команда говорит, что в ходе дальнейшей работы эту технику можно будет применить к другим материалам, и, будем надеяться, при комнатной температуре, а не в криогенных условиях.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
Источник: CUNY.
