Αποθήκευση έως 200TB σε DVDs υπόσχεται η Κίνα

Οι οπτικοί δίσκοι που μπορούν να αποθηκεύουν έως και 200TB δεδομένων θα μπορούσαν να γίνουν εφικτοί με μια νέα τεχνολογία που αναπτύχθηκε στην Κίνα. Εάν εμπορευματοποιηθεί, θα μπορούσε να αναβιώσει τα οπτικά μέσα ως εναλλακτική λύση έναντι των σκληρών δίσκων ή της ταινίας για οικονομικά αποδοτική μακροπρόθεσμη αποθήκευση.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Σαγκάης (USST) και του Ινστιτούτου Οπτικής και Λεπτών Μηχανικών της Σαγκάης (SIOM) αναφέρουν ότι απέδειξαν πως η οπτική αποθήκευση είναι δυνατή μέχρι το επίπεδο των petabit με τη χρήση εκατοντάδων στρωμάτων, ενώ ισχυρίζονται επίσης ότι έσπασαν το φράγμα της οπτικής περίθλασης που περιορίζει το πόσο κοντά μεταξύ τους μπορούν να είναι τα καταγεγραμμένα χαρακτηριστικά.

Σε ένα άρθρο που δημοσιεύεται στο Nature με τίτλο “A 3D nanoscale optical disk memory with petabit capacity“, οι ερευνητές περιγράφουν λεπτομερώς πώς ανέπτυξαν ένα νέο οπτικό μέσο αποθήκευσης που ονομάζουν φωτορευστό με πρόσμιξη χρωστικής (DDPR) με φωτογόνα που προκαλούνται από τη συσσώρευση (AIE-DDPR).

Όταν εφαρμόζεται ως στρώμα εγγραφής, υποστηρίζεται ότι υπερτερεί έναντι άλλων οπτικών συστημάτων και σκληρών δίσκων όσον αφορά την επιφανειακή πυκνότητα – την ποσότητα αποθήκευσης ανά μονάδα επιφάνειας. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι είναι 125 φορές μεγαλύτερη από έναν οπτικό δίσκο πολλαπλών στρώσεων που βασίζεται σε νανοράβδους χρυσού και 24 φορές μεγαλύτερη από τους πιο προηγμένους σκληρούς δίσκους.

Οι προτεινόμενες διαδικασίες εγγραφής και ανάκτησης για αυτό το μέσο απαιτούν δύο ακτίνες λέιζερ η καθεμία. Για την οπτική εγγραφή, μια femtosecond Gaussian δέσμη λέιζερ 515 nm και μια δέσμη λέιζερ συνεχούς κύματος 639 nm εστιάζονται στην περιοχή εγγραφής.

Εδώ, η πρώτη δέσμη εκκινεί τον πολυμερισμό, ο οποίος απενεργοποιείται από τη δεύτερη δέσμη, με αποτέλεσμα ένα σημείο εγγραφής με αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν “υποδιαθλαστικό μέγεθος όγκου”, δηλαδή μικρότερο από αυτό που θα ήταν διαφορετικά δυνατό. Για την ανάγνωση χρησιμοποιούνται ένα παλμικό λέιζερ 480 nm και ένα λέιζερ συνεχούς κύματος 592 nm.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι κενοί δίσκοι με το φιλμ AIE-DDPR μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας μια διαδικασία συμβατή με την τυπική ροή εργασίας για τα συμβατικά DVD που περιλαμβάνει την επίστρωση με περιστροφή και μια διαδικασία για τη χύτευση κενού δίσκου.

Σε δοκιμές, οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι το φιλμ AIE-DDPR είναι τόσο διαφανές που μπόρεσαν να γράψουν και να διαβάσουν έως και 100 στρώματα σε τέτοιους δίσκους, με απόσταση μεταξύ γειτονικών στρωμάτων μόλις 1 μικρόμετρο (1 μm).

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για το σκοπό αυτό ήταν στην πραγματικότητα τα λογότυπα USST και SIOM γραμμένα σε εναλλασσόμενα στρώματα, και η ομάδα δηλώνει ότι κατά την ανάγνωση, τα ζυγά και τα περιττά στρώματα είχαν σαφή εναλλασσόμενα μοτίβα χωρίς διασταυρώσεις, και η ανάλυση του μοτίβου στα βαθύτερα στρώματα βρέθηκε να είναι συγκρίσιμη με εκείνη στα ανώτερα στρώματα.

Με 100 στρώματα σε ένα δίσκο συν ένα ελάχιστο μέγεθος κηλίδας 54 nm και ένα πλευρικό βήμα τροχιάς 70 nm, οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτό θα πρέπει να καταστήσει δυνατή μια χωρητικότητα 1,6 petabits (200 TB) εντός της περιοχής ενός δίσκου μεγέθους DVD.

Ωστόσο, προειδοποιούν ότι παρόλο που αυτό αυξάνει σημαντικά την επιφανειακή πυκνότητα αποθήκευσης, απαιτούνται βελτιώσεις στην ταχύτητα εγγραφής και την ενεργειακή απόδοση για να είναι εμπορικά βιώσιμες. Αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί με τη χρήση μιας δέσμης λέιζερ femtosecond με υψηλότερο ρυθμό επανάληψης και ένα πιο ευαίσθητο φωτοανθεκτικό από αυτά που χρησιμοποιούνται στο σημερινό σύστημα.

Αυτό σημαίνει ότι το οπτικό σύστημα αποθήκευσης σε νανοκλίμακα απέχει πολύ από την εμπορική διάθεση μονάδων και μέσων, αλλά οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα προϊόντα αυτά θα πρέπει να αποδειχθούν λιγότερο δαπανηρά από τις τρέχουσες βιβλιοθήκες οπτικών δίσκων και συστοιχίες σκληρών δίσκων τελευταίας τεχνολογίας για την κάλυψη των τεράστιων απαιτήσεων αποθήκευσης δεδομένων της εποχής της Τεχνητής Νοημοσύνης (AI).

Η αποθήκευση σε flash και οι δίσκοι έχουν επίσης υψηλή ενεργειακή επιβάρυνση, υποστηρίζουν, οδηγώντας σε υψηλό κόστος λειτουργίας και μικρή διάρκεια ζωής, ενώ τα οπτικά μέσα μπορούν να αποθηκεύουν δεδομένα με ασφάλεια για δεκαετίες.

Ωστόσο, για σκοπούς αρχειοθέτησης, η τεχνολογία μπορεί να μην έχει μεγάλο προβάδισμα έναντι της απλής παλιάς τεχνολογίας μαγνητικών ταινιών. Πέρυσι, η IBM ανακοίνωσε το tape drive TS1170 με κασέτες 50TB, οι οποίες μπορούν να αποθηκεύσουν έως και 150TB μέσω συμπίεσης 3:1.

*Η κεντρική εικόνα προέρχεται από τον Gio Bartlett on Unsplash

[via]