ذخیره‌سازی هولوگرافیک با گنجایش هزار DVD در یک لایه کوچک

[elshan]

ذخیره‌ی اطلاعات در قالب هولوگرام‌ سه‌بعدی از آینده‌دارترین روش‌های ذخیره‌سازی داده در دنیای فناوری است.

فناوری روز‌به‌روز در عرصه‌ی فشرده‌سازی و جا دادن داده‌ها روی دیسک‌ها و درایوها بهتر می‌شود؛ اما ابعاد دیگر هنوز بی‌استفاده ماند‌ه‌اند. دستگاه‌های ذخیره‌سازی هولوگرافیک می‌توانند از این ابعاد بی‌استفاده برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کنند. در حال حاضر گروهی از دانشمندان چینی، فیلمی با ذرات نانو ساخته‌اند که می‌تواند اطلاعات را به‌صورتهولوگرام‌های سه‌بعدی ذخیره کند، حجم داده را بهبود بخشد و سرعت خواندن و نوشتن (Read & Write) و ثبات آن در شرایط سخت هم بسیار خوب است.

ایده‌ی ذخیره‌سازی هولوگرافیک دهه‌ها است که مطرح شده؛ ولی پیشرفت آن کند بوده است. در سال ۲۰۰۵ شرکت‌های بزرگ فناوری قصد داشتند به‌ کمک هم، دیسک‌های چندمنظوره‌ی هولوگرافیک (HVD) را توسعه دهند و همچنین گامی در عرصه‌ی بهبود کارت‌ها و درایو‌های هولوگرافیک بردارند. شرکت جنرال الکتریک، پیشرفتی در سیستمی مشابه در سال ۲۰۰۹ داشت؛ اما از آن زمان به‌ بعد دیگر پیشرفت خاصی شاهد نبوده‌ایم؛ یا حداقل از نظر تجاری که این‌گونه بوده است.

پژوهشگران به‌سختی روی توسعه‌ی تکنولوژی هولوگرافیک کار می‌‌کرده‌اند و تیمی از دانشگاه نرمال شمال شرقی چین فیلمی ساخته است که می‌تواند برخی‌ از مشکلات مطالعات قبلی را حل کند. دانشمندان گروه با استفاده‌ از تیتانیوم‌ دی‌اکسید یا تیتانیا و ذرات نانوی نقره، یک فیلم نیمه‌رسانا ساختند. لیزر روی ذرات نقره‌ می‌تابد و با تغییر بار آن‌ها اطلاعات را روی آن‌ها می‌نویسد؛ و از آنجایی که طول موج‌های مختلف نور لیزر می‌تواند باعث تغییر در ذرات شود، داده‌ها به‌صورت هولوگرام‌های سه‌بعدی ذخیره می‌شوند.

چنین شیوه‌ای باعث می‌شود داده‌های بیشتری در فضای فیزیکی کمتری نسبت‌ به سیستم‌های قبلی ذخیره شود. بر اساس گفته‌ی تیم چینی، یک قطعه فیلم هولوگرافیک جدید با ابعاد ۱۰ × ۱۰ سانتی‌متر و ضخامت تنها ۶۲۰ نانومتر، می‌تواند ۱۰۰۰ برابر DVD معمولی اطلاعات ذخیره کند. اگر فرض را بر این بگذاریم که منظور از DVD، نوع مرسوم دولایه‌ی آن باشد، فیلم هولوگرافیک می‌تواند حدود ۸.۵ ترابایت اطلاعات ذخیره کند.

اما مشکل اکثر نمونه‌های اولیه‌ی فیلم هولوگرافیک، پاک شدن اطلاعات توسط پرتو فرابنفش خارجی است. بنابراین ماندگاری فناوری زیاد خوب نیست؛ مخصوصا در محیط‌های باز یا در فضا.

پژوهشگران تصمیم گرفتند یک اقدام محافظه‌کارانه برای محصول خود انجام دهند: مولکول‌های پذیرنده‌ی الکترون با عرض ۱ تا ۲ نانومتر. چون مولکول‌ها بسیار کوچک هستند، می‌توانند بدون تأثیر روی ساختار لانه‌‌زنبوری فیلم نیمه‌رسانا، در منافذ آن جا بگیرند. درنتیجه مولکول‌ها می‌توانند الکترون‌های اضافه‌ی نور پرتو فرابنفش را قبل‌ از تأثیر منفی آن‌ها روی ذرات نقره، جذب کنند.

شنچنگ فو، پژوهشگر اصلی پروژه، می‌گوید: ما متوجه شدیم که نور فرابنفش می‌تواند الکترون‌ها را از فیلم نیمه‌رسانا به ذرات نانوی فلزی انتقال دهد و داده‌ها را پاک کند؛ مثل کاری که لیزر می‌کند. استفاده‌ از مولکول‌های پذیرنده‌ی الکترون در سیستم باعث می شود برخی‌ از الکترون‌ها از نیمه‌رسانا به سمت این مولکول‌ها حرکت کنند و توانایی نور فرابنفش در پاک کردن داده‌ها را ضعیف کنند و محیطی باثبات برای ذخیره داده‌های با حجم بالا فراهم آورند.

گروه پژوهشی در آزمایش‌ها می‌توانست داده‌ها را به‌خوبی روی فیلم بنویسد؛ حتی با وجود قرار گرفتن در معرض پرتو فرابنفش. اما اضافه کردن مولکول‌ها مزیت دیگری هم دارد و سرعت خواندن و نوشتن را با فراهم کردن مسیرهای بیشتر، افزایش می‌دهد. طبق گفته‌ی دانشمندان، سرعت انتقال داده می‌تواند به ۱ گیگابایت‌ بر‌ ثانیه برسد. فو می‌گوید: در آینده چنین فیلم‌هایی می‌توانند در یک تراشه‌ی ذخیره‌سازی کوچکی که اطلاعات رنگی سه‌‌بعدی را ثبت و ضبط می‌کند، گنجانده شوند. اطلاعات بعدا به‌صورت یک هولوگرام سه‌بعدی با جزئیات حقیقی درمی‌آیند. چون ذخیره‌سازی از نظر محیطی باثبات است، دستگاه می‌تواند در محیط بیرونی یا حتی در شرایط تابشی سخت فضای خارجی مورد استفاده قرار بگیرد.

تیم قصد دارد در مرحله‌ی بعدی پژوهش، مقاومت مواد نسبت‌ به نور فرابنفش در محیط بیرون را تست کند.