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纳米等离子体复合玻璃中具有增强杨氏模量的数据存储器

导读: 大数据中心的快速发展激励着科学家和工程师研究和记录持续数百年的现象,这些现象以长时间的数据出现。天体物理学,生物学,地理学,社会科学和商业领域的研究产生了大量的数据,这些数据必须持续很长一段时间才能有意义。

引言

根据国际数据公司(IDC)2017年白皮书的最新报告,信息增长率比2010年和2012年的预测快得多,到2025年,总数据量将达到160 ZB(109 TB),这比2012年的预测高出4倍。大数据中心的快速发展激励着科学家和工程师研究和记录持续数百年的现象,这些现象以长时间的数据出现。天体物理学,生物学,地理学,社会科学和商业领域的研究产生了大量的数据,这些数据必须持续很长一段时间才能有意义。在天文学方面,平方公里阵列(SKA)射电望远镜每小时产生576 PB(PB)的原始数据,并且在激光干涉仪引力波观测台(LIGO)的成功推动了观测大型天文事件——引力波。 在这种情况下,需要在一个存储设备中重复记录和读取数TB的数据,并且长达一个世纪之久的基线不变。

成果简介

近日,斯威本科技大学Min Gu(通讯作者)团队用纳米等离子混合玻璃复合材料展示了光学长数据存储的概念。通过将纳米棒无烧结地掺入混合玻璃复合材料中,杨氏模量提高了一到两个数量级。这一发现使得对多种长度的等离子体纳米粒子进行重塑控制,可以在超过600年的时间内连续进行多级记录和读取,容量超过10千兆字节,基线没有明显变化,这为长时间数据记忆带来了新的机会。相关成果以题为“High-capacity optical long data memory based on enhanced Young’s modulus in nanoplasmonic hybrid glass composites”发表在了Nat. Commun.上。

图文导读

图1 纳米等离子混合玻璃复合材料基线保持不变的世纪长光学数据记忆

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图2 纳米等离子体复合玻璃材料光学数据存储器的长寿命

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a)具有不同无机百分比的纳米等离子体混合玻璃的杨氏模量(Y)

b)具有不同杨氏模量的纳米等离子体复合玻璃材料中金纳米棒的寿命

c)具有金纳米棒的数据存储器的简化的有效能量势垒模型

图3 光学长数据存储器的记录和读取过程的基准长达数百年

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a)不同记录和读取时刻图案的荧光图像的对比

b)多层光学数据存储器,三层间隔1.5μm,具有两种偏振态

c)纳米等离子体复合玻璃材料中的四级光学数据存储器模式

小结

这项工作可以成为数百年来光学长距离数据中心未来的基石,激发对天文学,地质学,生物学和历史长期过程的理解潜力。它还为高可靠性光学数据存储器提供了新的机会,可以在极端条件下(如高温和高压)继续运行。

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