Разработан инновационный и долговечный способ сохранения данных в алмазе — материале, отличающемся высокой прочностью и стабильностью. Как сообщается в журнале Nature Photonics, данный метод обеспечивает не только выдающуюся плотность записи, но и уникальную возможность сохранения информации на протяжении миллионов лет.
Сейчас, с учетом экспоненциального роста объема цифровых данных, необходимость в надежных и эффективных методах хранения информации крайне высока. Современные технологии, хранилища данных, включая магнитные жесткие диски и твердотельные накопители, несмотря на широкое использование, имеют определенные ограничения. В частности, жесткие диски подвержены риску потери информации из-за возможного ухудшения магнитных свойств. Также вызывает озабоченность увеличение энергопотребления, необходимого для хранения данных.
На этом фоне ученые из Университета науки и технологии Китая в Хэфэе разрабатывают альтернативные подходы, которые объединяют экологичность и энергоэффективность. Также эти решения должны характеризоваться увеличенной емкостью памяти и высокой скоростью обработки информации. Одним из наиболее перспективных направлений их исследований является применение алмаза — материала, отличающегося высокой прочностью и способностью к взаимодействию со светом.
Дефекты Френкеля представляют собой микроскопические структуры, которые могут быть использованы для хранения информации
В ходе эксперимента ученые применяли микроскопические алмазные частицы, подвергая их воздействию ультракоротких лазерных импульсов длительностью 1 фемтосекунда (или 0,000 000 000 000 000 001 секунда) на импульс. Данный подход направлен на формирование «дефектов Френкеля», представляющих собой вакуоли, возникающие вследствие смещения атома углерода. Для хранения информации используются именно эти дефекты.
Вакуоли обладают высокой структурной стабильностью, сохраняя её даже при воздействии высоких температур, и демонстрируют устойчивость к фотообесцвечиванию. Это позволяет осуществлять частое и продолжительное считывание данных. Сложное взаимодействие между лазером и алмазной подложкой уменьшает размер каждой вакуоли до менее чем 69 нанометров, что значительно повышает плотность хранения данных.
Рекордная плотность и непревзойденная долговечность
Ученые сообщили о достижении впечатляющей плотности хранения данных, составляющей 14,8 терабита на кубический сантиметр. Такая феноменальная емкость, по словам разработчиков, сочетается с исключительной долговечностью – потенциально миллионы лет, хотя эта оценка и основана на результатах моделирования. « Благодаря термообработке, обеспечивающей стабильность структур хранения данных, алмаз демонстрирует исключительную долговечность и не нуждается в обслуживании », — поясняет New Scientist Я Ванг, один із авторів дослідження.
Для тестирования своей системы команда сохранила важные произведения искусства, включая «Кот с золотой рыбкой» Анри Матисса и известную серию фотографий Эдуарда Майбриджа 1878 года. Изменяя атомную структуру алмаза для имитации световых колебаний каждого пикселя, они показали высокую эффективность хранения данных, характеризующуюся уровнем ошибок менее 1%. Тем не менее, для широкого применения эта технология сталкивается с определенными проблемами, главным образом из-за высокой стоимости и сложности оборудования, необходимого для ее создания.