Naarmate we meer en meer gegevens genereren, de behoefte aan gegevensopslag met hoge dichtheid die in de loop van de tijd stabiel blijft, wordt van cruciaal belang. Nieuwe op nanodeeltjes gebaseerde films die meer dan 80 keer dunner zijn dan een mensenhaar, kunnen helpen in deze behoefte te voorzien door materialen te leveren die holografisch meer dan 1000 keer meer gegevens kunnen archiveren dan een dvd in een stuk film van 10 bij 10 centimeter . De nieuwe technologie zou ooit kleine draagbare apparaten mogelijk kunnen maken die 3D-afbeeldingen van objecten of mensen vastleggen en opslaan.

"In de toekomst, deze nieuwe films kunnen worden opgenomen in een kleine opslagchip die 3D-kleurinformatie registreert die later kan worden bekeken als een 3D-hologram met realistische details, " zei Shencheng Fu, die leiding gaf aan onderzoekers van de Northeast Normal University in China die de nieuwe films ontwikkelden. "Omdat het opslagmedium milieustabiel is, het apparaat kan buiten worden gebruikt of zelfs in de barre stralingsomstandigheden van de ruimte worden gebracht."

In het journaal Optische materialen Express , de onderzoekers beschrijven hun fabricage van de nieuwe films en demonstreren het vermogen van de technologie om te worden gebruikt voor een ecologisch stabiel holografisch opslagsysteem. De films bevatten niet alleen grote hoeveelheden data, maar die gegevens kunnen ook worden opgehaald met snelheden tot 1 GB per seconde, dat is ongeveer twintig keer de leessnelheid van het huidige flashgeheugen.

Meer gegevens opslaan in minder ruimte

De nieuwe films zijn ontworpen voor holografische gegevensopslag, een techniek die lasers gebruikt om een ​​3D holografische recreatie van gegevens in een materiaal te creëren en te lezen. Omdat het miljoenen bits tegelijk kan opnemen en lezen, holografische gegevensopslag is veel sneller dan optische en magnetische benaderingen die tegenwoordig doorgaans worden gebruikt voor gegevensopslag, die afzonderlijke bits één voor één opnemen en lezen. Holografische benaderingen zijn ook inherent high-density omdat ze informatie vastleggen door het 3D-volume van het materiaal, niet alleen aan de oppervlakte, en kan meerdere beelden in hetzelfde gebied opnemen met licht onder verschillende hoeken of bestaande uit verschillende kleuren.

Onlangs, onderzoekers hebben geëxperimenteerd met het gebruik van metaal-halfgeleider nanocomposieten als medium voor het opslaan van hologrammen op nanoschaal met een hoge ruimtelijke resolutie. Poreuze films gemaakt van de halfgeleider titania en zilveren nanodeeltjes zijn veelbelovend voor deze toepassing omdat ze van kleur veranderen bij blootstelling aan verschillende golflengten, of kleuren, van laserlicht en omdat een reeks 3D-beelden kan worden opgenomen in het focusgebied van de laserstraal met een enkele stap. Hoewel de films kunnen worden gebruikt voor holografische gegevensopslag met meerdere golflengten, het is aangetoond dat blootstelling aan UV-licht de gegevens wist, waardoor de films onstabiel worden voor langdurige informatieopslag.

Bij het opnemen van een holografisch beeld in titanium-zilverfilms wordt een laser gebruikt om de zilverdeeltjes om te zetten in zilverkationen, die een positieve lading hebben door extra elektronen. "We merkten dat UV-licht de gegevens kon wissen omdat het ervoor zorgde dat elektronen werden overgebracht van de halfgeleiderfilm naar de metalen nanodeeltjes, dezelfde fototransformatie induceert als de laser, " zei Fu. "Het introduceren van elektronen-accepterende moleculen in het systeem zorgt ervoor dat sommige elektronen van de halfgeleider naar deze moleculen stromen, het verzwakken van het vermogen van UV-licht om de gegevens te wissen en het creëren van een milieustabiel dataopslagmedium met hoge dichtheid."

De elektronenstroom veranderen

Voor de nieuwe films de onderzoekers gebruikten elektronen-accepterende moleculen van slechts 1 tot 2 nanometer om de elektronenstroom van de halfgeleider naar de metalen nanodeeltjes te verstoren. Ze maakten halfgeleiderfilms met een honingraatstructuur met nanoporiën waardoor de nanodeeltjes, elektron-accepterende moleculen en de halfgeleider op alle interfaces met elkaar. Door de ultrakleine grootte van de elektronen-accepterende moleculen konden ze zich in de poriën hechten zonder de poriestructuur te beïnvloeden. De uiteindelijke films waren slechts 620 nanometer dik.

De onderzoekers testten hun nieuwe films en ontdekten dat hologrammen er efficiënt en met hoge stabiliteit in kunnen worden geschreven, zelfs in de aanwezigheid van UV-licht. De onderzoekers toonden ook aan dat het gebruik van de elektronenacceptoren om de elektronenstroom te veranderen meerdere elektronenoverdrachtspaden vormde, waardoor het materiaal sneller reageert op het laserlicht en de snelheid van het schrijven van gegevens aanzienlijk wordt versneld.

"Deeltjes gemaakt van edele metalen zoals zilver worden doorgaans gezien als een traag reagerend medium voor optische opslag, " zei Fu. "We laten zien dat het gebruik van een nieuwe elektronentransportstroom de optische responssnelheid van de deeltjes verbetert, terwijl de andere voordelen van het deeltje voor informatieopslag behouden blijven."

De onderzoekers zijn van plan om de milieustabiliteit van de nieuwe films te testen door buitentests uit te voeren. Ze wijzen er ook op dat de real-life toepassing van de films de ontwikkeling zou vereisen van zeer efficiënte 3D-beeldreconstructietechnieken en methoden voor kleurpresentatie voor het weergeven of lezen van de opgeslagen gegevens.