中科院實現鑽石光學資訊儲存同時具備高密度與高可靠性
根據「中國科學技術大學」官網發文,中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、王亞、夏嶼蔚等人在光學資訊儲存領域取得重要進展,提出並發展基於鑽石發光點缺陷的四維資訊儲存技術,具備面向實際應用所需高密度、超長免維護壽命、快速讀寫等關鍵特性,可望為「資料大爆炸」資訊時代所亟需的新一代綠色高容量資訊儲存提供解決方案。
據悉,目前資料儲存技術(如磁碟、光碟、固態硬碟等)的發展遠遠落後於資料量的成長,儲存容量的瓶頸與高能耗問題已成為限制大量資料處理與應用的關鍵挑戰之一。
透過精確製備奈米材料光源並調控光訊號的強度、波長、偏振等多維度特性,光學儲存技術近年來已成為實現高密度儲存的重要發展路徑之一。
研究團隊創新地利用鑽石中一種可精確人工製備的發光點缺陷,成功解決了上述系列挑戰。研究發現,鑽石中的原子尺度弗蘭克爾缺陷具備穩定的發光特性,並能精確製備可控調節其發光亮度來編碼數據,成為理想的資訊儲存單元。
由於鑽石材料的超高硬度(為自然界最堅硬材料之一)以及其卓越的化學穩定性(如抗酸鹼腐蝕等),儲存在鑽石光碟中的數據極為穩定。透過高溫測試並結合阿倫尼烏斯定律預測資訊單元的穩定性,即使在200℃高溫環境下,鑽石中資料的儲存壽命可以遠遠超過百年。同時,該儲存無需任何維護(如溫濕度控制等),不產生資料儲存的能耗。
為了實現高密度高可靠性存儲,研究人員發展了基於飛秒脈衝加工的快速高精度三維缺陷製備技術,單一飛秒脈衝(約200飛秒)即可完成對儲存單元的製備,資訊寫入精度高於99.9%,已達到藍光光碟國家標準。
研究人員也進一步發展了二維、三維的平行讀出技術,可同時實現對萬比特高效讀出。目前,儲存單元的尺寸可達69nm(約為波長的十二分之一),單元間隔在1微米左右,儲存密度達到Terabit/cm3量級,比藍光光碟儲存密度提高三個量級。