Wetenschappers uit Australië en China hebben gebruik gemaakt van de duurzame kracht van goud om een ​​nieuw type optische schijf met hoge capaciteit te demonstreren die gegevens meer dan 600 jaar veilig kan bewaren.

De technologie zou een meer kostenefficiënte en duurzame oplossing kunnen bieden voor het wereldwijde probleem van gegevensopslag en tegelijkertijd de cruciale spil van Big Data naar Long Data mogelijk maken. het openen van nieuwe gebieden van wetenschappelijke ontdekkingen.

De recente explosie van Big Data en cloudopslag heeft geleid tot een parallelle explosie in energieverslindende datacenters. Deze centra verbruiken niet alleen enorme hoeveelheden energie - ze verbruiken ongeveer 3 procent van de wereldwijde elektriciteitsvoorziening - maar zijn grotendeels afhankelijk van harde schijven met een beperkte capaciteit (tot 2 TB per schijf) en een levensduur (tot twee jaar).

Nu wetenschappers van de RMIT University in Melbourne, Australië, en Wuhan Instituut voor Technologie, China, hebben gouden nanomaterialen gebruikt om een ​​optische schijf van de volgende generatie te demonstreren met een capaciteit tot 10 TB - een opslagsprong van 400 procent - en een levensduur van zes eeuw.

De technologie zou de energie-efficiëntie van datacenters radicaal kunnen verbeteren - met 1000 keer minder stroom dan een harddiskcenter - door veel minder koeling te vereisen en de energie-intensieve taak van datamigratie om de twee jaar te elimineren. Optische schijven zijn ook inherent veel veiliger dan harde schijven.

Hoofdonderzoeker, RMIT University's Distinguished Professor Min Gu, zei dat het onderzoek de weg vrijmaakt voor de ontwikkeling van optische datacenters om zowel de wereldwijde uitdaging op het gebied van gegevensopslag aan te pakken als de komende Long Data-revolutie te ondersteunen.

"Alle gegevens die we in het Big Data-tijdperk genereren - meer dan 2,5 triljoen bytes per dag - moeten ergens worden opgeslagen, maar onze huidige opslagtechnologieën zijn in verschillende tijden ontwikkeld, ' zei Gu.

"Hoewel optische technologie de capaciteit kan uitbreiden, de meest geavanceerde optische schijven die tot nu toe zijn ontwikkeld, hebben een levensduur van slechts 50 jaar.

"Onze techniek kan een optische schijf creëren met de grootste capaciteit van alle optische technologie die tot nu toe is ontwikkeld en onze tests hebben aangetoond dat deze meer dan een half millennium meegaat.

"Hoewel er nog meer werk nodig is om de technologie te optimaliseren - en we willen graag samenwerken met industriële medewerkers om het onderzoek vooruit te helpen - weten we dat deze techniek geschikt is voor massaproductie van optische schijven, dus het potentieel is enorm."

De wereld verschuift van Big Data naar Long Data, waarmee nieuwe inzichten kunnen worden ontdekt door het ontginnen van enorme datasets die veranderingen in de echte wereld gedurende decennia en eeuwen vastleggen.

Hoofdauteur, Senior onderzoeksmedewerker dr. Qiming Zhang van de RMIT School of Science, zei dat de nieuwe technologie de horizon voor onderzoek zou kunnen verbreden door de opkomst van Long Data te helpen bevorderen.

"Long Data biedt een ongekende kans voor nieuwe ontdekkingen op bijna elk gebied - van astrofysica tot biologie, sociale wetenschappen voor bedrijven - maar we kunnen dat potentieel niet ontsluiten zonder de opslaguitdaging aan te gaan, ' zei Zhang.

"Bijvoorbeeld, om de mutatie van slechts één menselijke stamboom te bestuderen, Er is 8 terabyte aan gegevens nodig om de genomen over 10 generaties te analyseren. In de astronomie, de Square Kilometre Array (SKA) radiotelescoop produceert 576 petabyte aan ruwe data per uur.

"Ondertussen verwerkt het Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative om het menselijk brein 'in kaart te brengen' gegevens gemeten in yottabytes, of een biljoen terabyte.

"Deze enorme hoeveelheden gegevens moeten generaties lang meegaan om zinvol te zijn. Het ontwikkelen van opslagapparaten met zowel een hoge capaciteit als een lange levensduur is essentieel, zodat we de impact kunnen realiseren die onderzoek met behulp van Long Data in de wereld kan hebben."

De nieuwe techniek achter de technologie - ontwikkeld over vijf jaar - combineert gouden nanomaterialen met een hybride glasmateriaal dat een uitstekende mechanische sterkte heeft.

Het onderzoek vordert eerder baanbrekend werk van Gu en zijn team dat de schijnbaar onbreekbare optische limiet van blu-ray doorbrak en het mogelijk maakte om gegevens over het volledige spectrum van zichtbare lichtstralen op te slaan.

Hoe het werkt

De onderzoekers hebben optisch lang datageheugen aangetoond in een nieuwe nanoplasmonische hybride glasmatrix, verschillend van de conventionele materialen die in optische schijven worden gebruikt.

Glas is een zeer duurzaam materiaal dat tot 1000 jaar meegaat en kan worden gebruikt om gegevens, maar heeft vanwege zijn inflexibiliteit een beperkte opslagcapaciteit.

Het team combineerde glas met een organisch materiaal, levensduur halveren maar de capaciteit radicaal vergroten.

Om de nanoplasmonische hybride glasmatrix te creëren, gouden nanostaafjes werden verwerkt in een hybride glascomposiet, bekend als organisch gemodificeerd keramiek.

De onderzoekers kozen voor goud omdat, net als glas, het is robuust en zeer duurzaam. Met gouden nanodeeltjes kan informatie worden vastgelegd in vijf dimensies - de drie dimensies in de ruimte plus kleur en polarisatie.

De techniek berust op een sol-gelproces, die chemische voorlopers gebruikt om keramiek en glas te produceren met een betere zuiverheid en homogeniteit dan conventionele processen.