引言

根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）2017年白皮書的最新報(bào)告，信息增長(zhǎng)率比2010年和2012年的預(yù)測(cè)快得多，到2025年，總數(shù)據(jù)量將達(dá)到160 ZB（109 TB），這比2012年的預(yù)測(cè)高出4倍。大數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展激勵(lì)著科學(xué)家和工程師研究和記錄持續(xù)數(shù)百年的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象以長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)出現(xiàn)。天體物理學(xué)，生物學(xué)，地理學(xué)，社會(huì)科學(xué)和商業(yè)領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間才能有意義。在天文學(xué)方面，平方公里陣列（SKA）射電望遠(yuǎn)鏡每小時(shí)產(chǎn)生576 PB（PB）的原始數(shù)據(jù)，并且在激光干涉儀引力波觀測(cè)臺(tái)（LIGO）的成功推動(dòng)了觀測(cè)大型天文事件——引力波。 在這種情況下，需要在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中重復(fù)記錄和讀取數(shù)TB的數(shù)據(jù)，并且長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)之久的基線不變。

成果簡(jiǎn)介

近日，斯威本科技大學(xué)Min Gu（通訊作者）團(tuán)隊(duì)用納米等離子混合玻璃復(fù)合材料展示了光學(xué)長(zhǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的概念。通過(guò)將納米棒無(wú)燒結(jié)地?fù)饺牖旌喜Ａ?fù)合材料中，楊氏模量提高了一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這一發(fā)現(xiàn)使得對(duì)多種長(zhǎng)度的等離子體納米粒子進(jìn)行重塑控制，可以在超過(guò)600年的時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行多級(jí)記錄和讀取，容量超過(guò)10千兆字節(jié)，基線沒(méi)有明顯變化，這為長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)記憶帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。相關(guān)成果以題為“High-capacity optical long data memory based on enhanced Young’s modulus in nanoplasmonic hybrid glass composites”發(fā)表在了Nat. Commun.上。

圖文導(dǎo)讀

圖1 納米等離子混合玻璃復(fù)合材料基線保持不變的世紀(jì)長(zhǎng)光學(xué)數(shù)據(jù)記憶

圖2 納米等離子體復(fù)合玻璃材料光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的長(zhǎng)壽命

a）具有不同無(wú)機(jī)百分比的納米等離子體混合玻璃的楊氏模量（Y）

b）具有不同楊氏模量的納米等離子體復(fù)合玻璃材料中金納米棒的壽命

c）具有金納米棒的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的簡(jiǎn)化的有效能量勢(shì)壘模型

圖3 光學(xué)長(zhǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的記錄和讀取過(guò)程的基準(zhǔn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年

a）不同記錄和讀取時(shí)刻圖案的熒光圖像的對(duì)比

b）多層光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，三層間隔1.5μm，具有兩種偏振態(tài)

c）納米等離子體復(fù)合玻璃材料中的四級(jí)光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模式

小結(jié)

這項(xiàng)工作可以成為數(shù)百年來(lái)光學(xué)長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)中心未來(lái)的基石，激發(fā)對(duì)天文學(xué)，地質(zhì)學(xué)，生物學(xué)和歷史長(zhǎng)期過(guò)程的理解潛力。它還為高可靠性光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供了新的機(jī)會(huì)，可以在極端條件下（如高溫和高壓）繼續(xù)運(yùn)行。