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用于高密度数据存储的纳米颗粒薄膜

2019-03-25 13:25:51来源:

随着我们生成越来越多的数据,对于随时间保持稳定的高密度数据存储的需求变得至关重要。新的基于纳米粒子的薄膜比人类头发薄80倍以上可能有助于满足这一需求,提供的材料可以在10×10厘米的胶片中以全息方式存档超过1000倍的数据。 。新技术有朝一日可以实现捕捉和存储物体或人的三维图像的微型可穿戴设备。

“未来,这些新电影可以整合到一个微型存储芯片中,记录三维颜色信息,以后可以被视为具有真实细节的三维全息图,”负责东北师范大学研究人员的沉成富说。在中国谁开发了新电影。“由于存储介质对环境无害,因此该设备可以在室外使用,甚至可以带入外太空的恶劣辐射条件下。”

在“ 光学材料快车 ”杂志上,研究人员详细介绍了他们对新胶片的制作,并展示了该技术用于环境稳定的全息存储系统的能力。这些影片不仅可以存储大量数据,而且还可以以每秒1 GB的速度检索数据,这大约是当今闪存的读取速度的二十倍。

在更少的空间中存储更多数据

这些新电影专为全息数据存储而设计,这种技术使用激光来创建和读取材料中数据的3D全息图。因为它可以一次记录和读取数百万个比特,所以全息数据存储比目前通常用于数据存储的光学和磁性方法快得多,它们一次一个地记录和读取各个比特。全息方法本身也具有高密度,因为它们在材料的三维体积中记录信息,而不仅仅是在表面上,并且可以使用不同角度的光或由不同颜色组成的光在同一区域中记录多个图像。

最近,研究人员一直在试验使用金属 - 半导体纳米复合材料作为存储具有高空间分辨率的纳米级全息图的介质。由半导体二氧化钛和银纳米颗粒制成的多孔膜对于该应用是有希望的,因为它们在暴露于激光的各种波长或颜色时改变颜色并且因为可以在激光束的聚焦区域处记录一组3-D图像。使用一步。尽管这些薄膜可用于多波长全息数据存储,但已经证明暴露于紫外光会消除数据,使得薄膜不稳定以用于长期信息存储。

将全息图像记录到二氧化钛 - 银膜中涉及使用激光将银粒子转换成银阳离子,其由于额外的电子而具有正电荷。“我们注意到紫外线可以擦除数据,因为它会导致电子从半导体薄膜转移到金属纳米颗粒,从而引起与激光相同的光转换,”傅说。“将电子接受分子引入系统会导致一些电子从半导体流向这些分子,从而削弱紫外线擦除数据的能力,并创造一种环境稳定的高密度数据存储介质。”

改变电子流动

对于新电影,研究人员使用电子接受分子,测量仅1至2纳米,以破坏从半导体到金属纳米粒子的电子流。他们制造了具有蜂窝状纳米孔结构的半导体薄膜,其允许纳米颗粒,电子接受分子和半导体彼此相互接合。电子接受分子的超小尺寸允许它们附着在孔内而不影响孔结构。最终的薄膜只有620纳米厚。

研究人员对他们的新胶片进行了测试,发现全息图可以有效地写入其中,即使在紫外线存在的情况下也具有很高的稳定性。研究人员还证明,利用电子受体改变电子流动形成了多个电子传递路径,使得材料对激光的响应更快,并大大加快了数据写入的速度。

“由贵金属(如银)制成的颗粒通常被视为光学存储的慢响应介质,”傅说。“我们表明,使用新的电子传输流可以提高粒子的光学响应速度,同时仍然保持粒子在信息存储方面的其他优势。”

研究人员计划通过进行户外测试来测试新胶片的环境稳定性。他们还指出,电影的实际应用需要开发高效的3-D图像重建技术和用于显示或读取存储数据的颜色呈现方法。