Устройства с оптической памятью 3D, использующие флуоресцентные материалы, значительно сократят глобальное потребление электроэнергии

Исследователи из Веллингтонского университета Te Herenga Waka — Виктория исследуют, можно ли использовать флуоресценцию для хранения трехмерных (3D) данных.

Первоначальные результаты показывают, что устройства трехмерной оптической памяти, использующие флуоресцентные материалы, значительно сократят глобальное потребление электроэнергии и обеспечат более долгосрочное хранение данных, возможно, на века.

Научный сотрудник д-р Джо Шайт из Te Wānanga Matū — Школы химических и физических наук возглавляет группу, изучающую, как материалы могут быть «легированы» элементами, излучающими флуоресцентный свет разного цвета, чтобы представлять нули или единицы, составляющие байты. хранение данных.

Он говорит, что существуют захватывающие применения люминесценции и расширения носителя для хранения данных от одной двумерной плоскости, такой как поверхность оптического диска, до хранения по всему объему материала, например люминесцентного кристалла.

«Наша цель — разработать устройства с трехмерной оптической памятью, в которых данные записываются и считываются с помощью лазеров и где считывание достигается за счет обнаружения флуоресценции.

«Традиционные устройства с оптической памятью, такие как компакт-диски, DVD-диски и диски Blu-ray, работают с использованием отражения света, что является проблемой для работы в более чем двух измерениях.

«Но флуоресценция в этом отношении гораздо менее сложна. Переход от двух до трех измерений приведет к значительному увеличению емкости хранилища ».

Флуоресценция — это форма люминесценции, при которой атом или материал излучают свет почти сразу после его поглощения. Излучаемый свет обычно имеет большую длину волны и, следовательно, другой цвет по сравнению с поглощенным светом.

По словам доктора Шайт, в настоящее время центры обработки данных хранят информацию для частных лиц, компаний и правительств на обычных жестких дисках с огромной емкостью хранения, но с коротким сроком службы, составляющим около пяти лет.

«Эти центры отвечают за огромную долю — более 1 процента — мирового потребления электроэнергии, и эта цифра будет только увеличиваться по мере того, как мы генерируем больше данных.

«Наше исследование направлено на обеспечение средств долгосрочного хранения данных с полностью оптическими устройствами, которые могут хранить данные веками без потери данных и без использования электроники.

«Поскольку большая часть хранимых данных, таких как записи и архивы, не требует частого доступа, эта технология значительно снизит затраты на электроэнергию, связанные с долгосрочным хранением».

Устройства с оптической памятью не должны работать так часто или почти непрерывно, как жесткие диски (HDD). По словам доктора Шайт, их также не нужно охлаждать.

«Жесткие диски в центрах обработки данных выделяют много тепла, что требует активного охлаждения. Вот почему крупные компании строят центры обработки данных в очень холодном климате — чтобы сэкономить на расходах на электроэнергию ».

Изучая свойства различных соединений, исследовательская группа обнаружила, что некоторые люминесцентные ионы с положительным электрическим зарядом, называемые легирующими добавками, могут изменять флуоресцентные свойства материала.

«Возьмите материал с определенной примесью, который при стимуляции светом излучает свет определенного цвета (например, желтый).

«Если я хочу записать данные в материал, я могу выборочно изменить свойства допанта, чтобы он затем излучал свет другого цвета (например, красный).

«Итак, теперь у меня есть одни ионы, которые излучают желтый цвет, а другие — красный. Это «нули» и «единицы», которые составляют байты, которые я могу использовать для хранения данных; Мне просто нужно определить, какой цвет и откуда ».

Доктор Шайт говорит, что, хотя невозможно предсказать будущее и новые технологии, несомненно, в ближайшие годы будут создаваться огромные объемы цифровой информации.

«Наша технология хороша тем, что даже если появится что-то большее и лучшее, данные будут оставаться в безопасности в течение долгого времени и их можно будет легко перенести на эту новую технологию. Наша технология идеально подходит для данных, которые нужно хранить в течение десятилетий или столетий, не задумываясь об этом ».