Láser puede empaquetar 500 terabytes en un disco del tamaño de un CD

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Investigadores desarrollaron un nuevo método de escritura láser rápido y energéticamente eficiente para hacer nanoestructuras en vidrio de cuarzo.

Utilizaron el método para capturar 6 GB de datos en una muestra de vidrio de sílice de una pulgada.

Los cuatro cuadrados que se muestran cada uno miden solo 8,8 x 8,8 mm.

También utilizaron el método de escritura láser para escribir el logotipo de la universidad y el marcado en el vidrio.

Han desarrollado un método de escritura láser rápido y energéticamente eficiente para producir nanoestructuras de alta densidad en vidrio de sílice.

Estas diminutas estructuras se pueden utilizar para el almacenamiento de datos ópticos de cinco dimensiones (5D) a largo plazo que es más de 10.000 veces más denso que la tecnología de almacenamiento de disco óptico Blue-Ray.

“Los individuos y las organizaciones están generando conjuntos de datos cada vez más grandes, creando la necesidad desesperada de formas más eficientes de almacenamiento de datos con alta capacidad, bajo consumo de energía y longevidad”, dijo el investigador doctoral Yuhao Lei de la Universidad de Southampton en el Reino Unido.

“Si bien los sistemas basados en la nube están diseñados más para datos transitorios, creemos que el almacenamiento de datos 5D en vidrio podría ser útil para el almacenamiento de datos a más largo plazo para archivos nacionales, museos, bibliotecas u organizaciones privadas“.

Su nuevo método para escribir datos incluye dos dimensiones ópticas más tres dimensiones espaciales.

El nuevo enfoque puede escribir a velocidades de 1.000.000 vóxeles por segundo, lo que equivale a registrar aproximadamente 230 kilobytes de datos (más de 100 páginas de texto) por segundo.

“El mecanismo físico que usamos es genérico”, dice Lei.

“Por lo tanto, esperamos que este método de escritura de bajo consumo energético también se pueda utilizar para la nanoestructuración rápida en materiales transparentes para aplicaciones en microfluídica y óptica integrada 3D“.

Aunque el almacenamiento de datos ópticos 5D en materiales transparentes se ha demostrado anteriormente, la escritura de datos lo suficientemente rápida y con una densidad lo suficientemente alta para aplicaciones del mundo real ha resultado ser un desafío.

Para superar este obstáculo, los investigadores utilizaron un láser de femtosegundos de alta repetición para crear pequeños hoyos con una única estructura similar a una nanolamela que mide solo 500 por 50 nanómetros cada una.

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En lugar de utilizar el láser de femtosegundos para escribir directamente en el vidrio, los investigadores utilizaron la luz para producir un fenómeno óptico conocido como mejora de campo cercano, en el que se crea una estructura similar a una nanolamela mediante un par de débiles pulsos de luz, de un Nanooide isotrópico generado por una microexplosión de un solo pulso.

El uso de la mejora de campo cercano para crear las nanoestructuras minimizó el daño térmico que ha sido problemático para otros enfoques que utilizan láseres de alta repetición.

Dado que las nanoestructuras son anisotrópicas, producen birrefringencia que se puede caracterizar por la orientación del eje lento de la luz (4ª dimensión, correspondiente a la orientación de la estructura tipo nanolamela) y la fuerza del retardo (5ª dimensión, definida por la magnitud de la nanoestructura).

Mientras se registran los datos en el cristal, la orientación del eje lento y la fuerza del retardo pueden controlarse mediante polarización y la intensidad de la luz, respectivamente.

“Este nuevo enfoque mejora la velocidad de escritura de datos a un nivel práctico, lo que nos permite escribir decenas de gigabytes de datos en una cantidad de tiempo razonable”, dijo Lei.

“Las nanoestructuras precisas y altamente localizadas permiten una mayor capacidad de datos porque se pueden escribir más vóxeles en una unidad de volumen.

Además, el uso de luz pulsada reduce la energía necesaria para escribir”.

Los investigadores utilizaron su nuevo método para escribir 5 gigabytes de datos de texto en un disco de cristal de cuarzo, aproximadamente del tamaño de un disco compacto convencional, con una legibilidad de casi el 100%.

Cada vóxel contenía cuatro bits de información y cada dos vóxeles correspondían a un carácter de texto.

Con la densidad de escritura disponible del método, el disco podría contener 500 terabytes de datos.

Con las actualizaciones del sistema que permiten la escritura paralela, los investigadores dicen que debería ser factible escribir esta cantidad de datos en aproximadamente 60 días.

“Con el sistema actual, tenemos la capacidad de almacenar terabytes de datos, que pueden usarse, por ejemplo, para almacenar información del ADN de una persona“, dijo Peter G. Kazansky, líder del equipo de investigación.

Los investigadores ahora están trabajando para aumentar la velocidad de escritura de su método y hacer que la tecnología se pueda utilizar fuera del laboratorio.

También será necesario desarrollar métodos más rápidos para leer los datos para aplicaciones prácticas de almacenamiento de datos.

Fuente: Optica