Volgens de huidige schattingen tegen 2020 zullen tientallen zettabytes aan informatie elektronisch worden opgeslagen, die zullen steunen op fysieke principes die het gebruik van afzonderlijke atomen of moleculen als basisgeheugencellen vergemakkelijken. Dit kan met lasers. Echter, bestaande methoden van optische opslag zijn beperkt tot de diffractielimiet (~500 nm), dus de respectieve opnamedichtheid is ongeveer ~ 1 Gb per vierkante decimeter.

De beperking kan worden omzeild door het gebruik van zeer gelokaliseerde lasers die de ruimtelijke oriëntatie van afzonderlijke moleculen kunnen manipuleren. De verwachte opslagcapaciteit is in dit geval maximaal 1 Pb/dm2, wat ongeveer gelijk is aan 1 miljoen standaard-dvd's. Het reguleren van straling voorbij de diffractielimiet met behulp van optische nanoantennes en nanoresonatoren vormt de basis voor drie huidige onderzoeksgebieden:vuurvaste plasmonica, organische fotovoltaïsche, en near-field optisch geheugen. Ze zijn allemaal in ontwikkeling in het Nano Optics Lab van KFU onder leiding van universitair hoofddocent Sergey Kharintsev.

Dankzij subdiffractielokalisatie en veldversterking van licht, detectietechnologieën voor één molecuul zijn snel in opkomst. Het team van Dr. Kharintsev heeft deze benadering gebruikt voor optische opnames in het nabije veld. Hun onderzoek verscheen in nanoschaal in november 2016. De auteurs stelden een nieuw principe van optische opslag voor op basis van een verbeterd Raman-verstrooiingseffect.

Lokalisatie van laserlicht wordt geleverd door een optische nanoantenne die wordt verlicht door een gefocusseerde laserstraal met radiale en azimutale polarisatie. Deze benadering is gebaseerd op optische anisotropie van azokleurstofpolymeerfilms, zoals gerapporteerd in ACS Fotonica . De azokleurstoffen zijn onder gepolariseerd licht loodrecht op de polarisatierichting georiënteerd. Dit is een lastige prestatie gebleken, omdat polarisatie in het nabije veld afhankelijk is van de geometrie en het materiaal van de optische antenne.

Schakelen tussen radiale en azimutale polarisatie maakt het mogelijk om optische informatie in de azokleurstofabsorptieband op te nemen en buiten die band te lezen. De schakelsnelheid hangt af van de lokale mobiliteit van de kleurstoffen in een glasachtige omgeving - een parameter die kritisch afhankelijk is van de dikte van de polymeerfilm. Het team is van plan een prototype te maken van organisch nabij-veld optisch geheugen met een dichtheid tot 1 Pb/dm2. Vooruitgang in subdiffractietechnologie zal worden gekoppeld aan laserstralen met orbitaal momentum - dergelijk onderzoek kan uiteindelijk de opslagdichtheid verhogen.

Optische schijven met petabit-capaciteit zullen de efficiëntie en productiviteit van cloudservices en datacenters veranderen en de wereldwijde opslagmarkt ontwrichten. De ontwikkeling van dergelijke opslag hangt samen met energieonafhankelijke, high-speed geheugentechnologieën die tot doel hebben de voordelen van random access memory en archiefgeheugen te verenigen. alternatieve geheugentypes, zoals kwantumgeheugen, draai-overdracht koppel geheugen, memristors, en ferro-elektrisch geheugen, zijn allemaal nog verre van praktisch bruikbaar.