De dunste cd-rw: gegevensopslag op atomaire schaal mogelijk

Met behulp van een gefocusseerde laserstraal kunnen wetenschappers eigenschappen van nanomaterialen manipuleren en zo informatie ‘schrijven’ op monolaagmaterialen. Hiermee werd de dunste lichtschijf op atomair niveau gedemonstreerd.

Het knelpunt in het gegevensopslaggebied op atomaire schaal kan worden doorbroken met een eenvoudige techniek, dankzij recente innovatieve onderzoeken uitgevoerd door wetenschappers van de Nanjing Normal University (NJNU) en de Southeast University (SEU).

Door middel van een eenvoudige, efficiënte en goedkope techniek waarbij de gerichte laserstraal en ozonbehandeling betrokken zijn, hebben de NJNU- en SEU-onderzoeksteams, onder leiding van prof. Hongwei Liu, prof. Junpeng Lu en prof. Zhenhua Ni, aangetoond dat de fotoluminescentie (PL) emissie van WS₂ monolagen kunnen worden gecontroleerd en gewijzigd, en daarom werkt het als de dunste lichte schijf met herschrijfbare gegevensopslag en encryptiemogelijkheden.

“In onze kindertijd hebben de meesten van ons waarschijnlijk ervaring met het focussen van zonlicht op een stuk papier door een vergrootglas en proberen het papier te ontsteken. De verschroeide plek op papier is op dit moment een soort gegevensregistratie. In plaats van zonlicht te concentreren , richten we de laserstraal op gemodificeerde materialen op atomair niveau en bestuderen we de effecten van de gefocusseerde laserstraal op de PL-emissies van de materialen, “zei prof. Lu.

Gegevensopslag en encryptie: informatie ‘getrokken’ op met ozon behandelde WS₂ films

Vanwege het voordeel van directe zichtbaarheid, wordt PL meestal beschouwd als een ideale technologie in termen van codering en decodering van gegevensopslag. Voor een ongecompliceerde en effectieve methode voor het opslaan van versleutelde gegevens zijn de volgende aspecten gewenst: (i) direct schrijven (hoge schrijfsnelheid); (ii) hoog beveiligingsniveau; (iii) grote gegevensopslagcapaciteit; (iv) visuele decodering lezen; (v) wisfunctie.

Om deze technologische uitdagingen aan te gaan, demonstreren onderzoekers de dunste lichte schijf met coderingsfunctionaliteit.

De write-through en wisbare codering worden gerealiseerd op WS₂ monolagen. Het in- en uitlezen van informatie wordt mogelijk gemaakt door de directe regeling van het fluorescentiecontrast van WS₂ monolagen. Ozon en gerichte laserstraalscanning worden gebruikt om on-demand PL-emissie te manipuleren en codering te realiseren.

Met deze eenvoudige en goedkope benadering waren de wetenschappers in staat om de gefocusseerde laserstraal te gebruiken om selectief informatie te ‘schrijven’ op elk gebied van de film om gecodeerde gegevens op te slaan. Bovendien zijn de geschreven gegevens uitwisbaar, waardoor de monolaag lichte schijf herbruikbaar is.

Interessant is dat de evolutie van PL-emissie met verschillende schrijflaservermogens kan worden gebruikt om verschillende grijsniveaus toe te wijzen. De toewijzing van 16 grijsniveaus geeft een typische driehoek WS . aan₂ monolaag met een zijlengte van 60 m kan ~ 1 KB gegevens opslaan. Vanwege de hoge ruimtelijke resolutie en vermogensgevoeligheid kan de opslagcapaciteit binnen een dikte van 1 nm oplopen tot ~62,5 MB/cm² en de schrijfsnelheid kan ~6,25 MB/s bereiken. Deze technologie zal gunstig zijn om de optische codering uit te breiden naar een laagdimensionaal regime, en biedt een onverwachte, informatieveilige oplossing om gegevens uit te wisselen.

Deze innovatie werd voor het eerst online gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen op 24 juni 2021.

Het snelgroeiende informatieveld vraagt ​​om een ​​hogere beveiliging en grotere opslagcapaciteit. Om een ​​lichtschijf te ontwikkelen die voldoet aan de industriestandaard, zullen de onderzoeksteams van NJNU en SEU de veelzijdige gerichte laserstraaltechniek uitbreiden naar monolaagmateriaal op waferschaal. Daarnaast zullen ze kijken naar verdere verbetering van de opslagcapaciteit van lichte schijven via stapelen in normale richting.