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我國科學(xué)家實現(xiàn)金剛石光學(xué)信息存儲：高密度 高可靠性

發(fā)布時間：2024-12-23 02:45:33 來源：下愚不移網(wǎng) 作者：焦點

11月29日消息，國科高據(jù)“中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)”官網(wǎng)發(fā)文，學(xué)家學(xué)信息存中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、實現(xiàn)石光王亞、金剛夏慷蔚等人在光學(xué)信息存儲領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，儲高提出并發(fā)展基于金剛石發(fā)光點缺陷的密度四維信息存儲技術(shù)，具備面向?qū)嶋H應(yīng)用所需高密度、靠性超長免維護(hù)壽命、國科高快速讀寫等關(guān)鍵特性，學(xué)家學(xué)信息存有望為“數(shù)據(jù)大爆炸”信息時代所亟需的實現(xiàn)石光新一代綠色高容量信息存儲提供解決方案。

據(jù)悉，金剛當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲技術(shù)（如磁盤、儲高光盤、密度固態(tài)硬盤等）的靠性發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于數(shù)據(jù)量的增長，存儲容量的國科高瓶頸和高能耗問題已成為制約海量數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。

通過精確制備納米材料光源并調(diào)控光信號的強(qiáng)度、波長、偏振等多維度特性，光學(xué)存儲技術(shù)近年來成為實現(xiàn)高密度存儲的重要發(fā)展路徑之一。

研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地利用金剛石中一種可精確人工制備的發(fā)光點缺陷，成功解決了上述系列挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，金剛石中的原子尺度弗蘭克爾缺陷具備穩(wěn)定的發(fā)光特性，并能精確制備可控調(diào)節(jié)其發(fā)光亮度來編碼數(shù)據(jù)，成為理想的信息存儲單元。

得益于金剛石材料的超高硬度（為自然界最堅硬材料之一）以及其卓越的化學(xué)穩(wěn)定性（如抗酸堿腐蝕等），存儲在金剛石光盤中的數(shù)據(jù)極為穩(wěn)定。通過高溫測試并結(jié)合阿倫尼烏斯定律預(yù)測信息單元的穩(wěn)定性，即使在200℃高溫環(huán)境下，金剛石中數(shù)據(jù)的存儲壽命可以遠(yuǎn)超百年。同時，該存儲無需任何維護(hù)（如溫濕度控制等），不產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲的能耗。

為了實現(xiàn)高密度高可靠性存儲，研究人員發(fā)展了基于飛秒脈沖加工的快速高精度三維缺陷制備技術(shù)，單個飛秒脈沖（約200飛秒）即可完成對存儲單元的制備，信息寫入精度高于99.9%，已達(dá)到藍(lán)光光盤國家標(biāo)準(zhǔn)。

研究人員還進(jìn)一步發(fā)展了二維、三維的并行讀出技術(shù)，可同時實現(xiàn)對上萬比特高效讀出。當(dāng)前，存儲單元的尺寸可達(dá)到69nm（約為波長的十二分之一），單元間隔在1微米左右，存儲密度達(dá)到Terabit/cm3量級，比藍(lán)光光盤存儲密度提高三個量級。

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