Ny optisk lagringsteknologi med ultrahøj tæthed

Ifølge de nuværende skøn, snesevis af zettabytes information vil blive lagret elektronisk i 2020, som vil stole på fysiske principper, der letter brugen af ​​enkelte atomer eller molekyler som basale hukommelsesceller. Dette kan gøres ved hjælp af lasere. Imidlertid, eksisterende metoder til optisk lagring er begrænset til diffraktionsgrænsen (~500 nm), så den respektive optagetæthed er ca. ~1 Gb pr. kvadratdecimeter.

Begrænsningen kan omgås ved brug af stærkt lokaliserede lasere, der kan manipulere den rumlige orientering af enkelte molekyler. Den forventede lagerkapacitet er i dette tilfælde op til 1 Pb/dm2, hvilket er omtrent lig med 1 million standard DVD'er. Regulering af stråling ud over diffraktionsgrænsen ved hjælp af optiske nanoantenner og nanoresonatorer er grundlaget for tre aktuelle forskningsområder - refraktær plasmonik, organisk solcelle, og nærfelts optisk hukommelse. Alle er under udvikling på KFUs Nano Optics Lab, ledet af lektor Sergey Kharintsev.

Takket være subdiffraktionslokalisering og feltforstærkning af lys, teknologier til påvisning af enkeltmolekyler dukker hurtigt op. Dr. Kharintsevs team har brugt denne tilgang til nærfelts optisk optagelse. Deres forskning dukkede op i Nanoskala i november 2016. Forfatterne foreslog et nyt princip for optisk lagring baseret på tip-forstærket Raman-spredningseffekt.

Lokalisering af laserlys tilvejebringes af en optisk nanoantenne, der belyses af en fokuseret laserstråle med radial og azimutal polarisering. Denne tilgang er baseret på optisk anisotropi af azofarvede polymerfilm, som rapporteret i ACS Fotonik . Azo-farvestofferne er orienteret vinkelret på polarisationsretningen under polariseret lys. Dette har vist sig at være en vanskelig præstation, fordi nærfeltspolarisering afhænger af den optiske antennes geometri og materiale.

Skift mellem radial og azimutal polarisering muliggør registrering af optisk information i azo-farvestofabsorptionsbåndet og læsning ud over dette bånd. Skiftehastigheden afhænger af farvestoffernes lokale mobilitet i et glasagtigt miljø - en parameter, der er kritisk afhængig af tykkelsen af ​​polymerfilm. Holdet planlægger at skabe en prototype af organisk nærfelts optisk hukommelse med en tæthed på op til 1 Pb/dm2. Fremskridt inden for subdiffraktionsteknologi vil være forbundet med laserstråler med orbitalt momentum - sådan forskning kan i sidste ende øge lagertætheden.

Optiske diske med petabit-kapacitet vil ændre effektiviteten og produktiviteten af ​​cloud-tjenester og datacentre og forstyrre det globale lagermarked. Udviklingen af ​​en sådan lagring er forbundet med energiuafhængig, højhastighedshukommelsesteknologier, der har til formål at forene fordelene ved random access memory og arkivhukommelse. Alternative hukommelsestyper, såsom kvantehukommelse, spin-overførsel momenthukommelse, memristorer, og ferroelektrisk hukommelse, er alle stadig langt fra praktisk brug.