AIE-DDPR - оптический диск, хранящий информацию на молекулярном уровне

Ученые разработали новый тип оптического диска, который может увеличить емкость хранения информации до «петабитного» уровня — 125 терабайт данных, или совокупной емкости около 15 000 DVD-дисков.

Оптические диски, такие как DVD и Blu-ray, долговечны и недороги. Стандартный однослойный диск Blu-ray может хранить 25 гигабайт. Для сравнения, некоторые USB-накопители могут хранить 1 ТБ, а жесткие диски (HDD) — до 16 ТБ.

Но группа ученых создала новый тип материала, получивший название «фоторезист, легированный красителями с агрегационно-индуцированной эмиссией люминогенов» (AIE-DDPR) с высокой плотностью записи (объемом данных, которые можно хранить на заданной площади). которые могут предложить гораздо более высокую емкость хранения, чем обычные жесткие диски).

Учитывая растущее количество данных, которые мы генерируем каждый день, от мгновенных сообщений до потокового видео, оптические диски AIE-DDPR могут совершить революцию в хранении данных. Оптические диски занимают меньше места, чем современные методы хранения, более экологичны и могут стать дешевле, чем современные решения.

Подробности открытия описаны в статье, опубликованной 21 февраля в журнале Nature.

Чтобы обеспечить наноразмерную запись и запись информации на оптический диск на молекулярном уровне, AIE-DDPR содержит два химических вещества, называемых 2-изопропилтиоксантон (ITX) и пентаакрилат дипентаэритрита (DTPA). ITX является эффективным фотоинициатором, поскольку он реагирует на воздействие света, например, лазерного луча.

DTPA — это мономер — небольшая молекула — с высокой фоточувствительностью, то есть она сильно реагирует на свет. По сути, эти два фактора в совокупности позволяют хранить больше информации более плотно, чем когда-либо прежде.

Для наномасштабного считывания в пленку были включены химическое вещество под названием гексафенилсилол (HPS) и новый материал под названием AIE-люминогены (AIEgens). AIEgens уже обладают невероятно высокой флуоресценцией — высокой скоростью поглощения электромагнитного излучения — но она была дополнительно улучшена с помощью высокосфокусированного лазерного луча, который излучал импульсы длительностью фемтосекунды (одна миллионная из одной миллиардной доли секунды) во время процесса записи. Это привело к появлению гораздо более плотных способов хранения информации на оптическом диске.

Ученые использовали многослойную наноразмерную запись и чтение, сохраняя информацию в нескольких слоях на молекулярном уровне, чтобы увеличить плотность хранения диска. Уменьшив расстояние между слоями до 1 микрометра (одной тысячной миллиметра), исследовательская группа сохранила и извлекла 100 слоев данных. Емкость хранилища была дополнительно расширена за счет хранения информации на обеих сторонах диска, как на виниловой пластинке.

Используя многослойную наноразмерную запись, ученые сохранили более 1 петабита данных на одном диске AIE-DDPR. Это больше, чем емкость 5000 дисков Blu-ray.

Чтобы проект был коммерчески жизнеспособным, необходимо повысить скорость записи и сделать ее более энергоэффективной. Команда надеется добиться этого, используя гораздо более точный лазерный луч, чем тот, который использовался в эксперименте.