მკვლევრებმა გამოიგონეს სწრაფი და ენერგოეფექტიანი ლაზერული ჩაწერის მეთოდი, რომლითაც შესაძლებელია მაღალი სიმკვრივის ნანოსტრუქტურების წარმოება კვარცულ მინაში. ამ ციცქნა სტრუქტურების გამოყენება შესაძლებელია გრძელვადიანი ხუთგანზომილებიანი ოპტიკური მეხსიერების ბარათის სახით, რომელიც 10 000-ჯერ მკვრივია, ვიდრე Blu-ray ოპტიკური დისკის მეხსიერების ტექნოლოგია.
„ინდივიდები და ორგანიზაციები სულ უფრო და უფრო მეტ მონაცემთა ბაზებს აწარმოებენ, რაც მაღალი ტევადობის მეხსიერების შესანახ საშუალებათა უსასოო საჭიროებას წარმოქმნის, რომელსაც ექნება დაბალი ენერგომოხმარება და ხანგრძლივი ვადა. ღრუბლოვანი სისტემები უფრო დროებითი მონაცემებისთვის არის განკუთვნილი და გვჯერა, რომ 5D მონაცემთა შენახვა მინაში, სასარგებლო იქნება მონაცემთა გრძელვადიანი შესანახად ეროვნული არქივებისთვის, მუზეუმებისთვის, ბიბლიოთეკებისა თუ კერძო ორგანიზაციებისთვის“, — ამბობს გაერთიანებული სამეფოს საუტჰემპტონის უნივერსიტეტის მკვლევარი იუჰაო ლეი.
ჟურნალ Optica-ში გამოქვეყნებულ პუბლიკაციაში, ლეი და მისი კოლეგები აღწერენ მონაცემთა ჩაწერის ახალ, საკუთარ მეთოდს, რომელიც მოიცავს ორ ოპტიკურ განზომილებას პლუს სამ სივრცულ განზომილებას. ახალ მიდგომას შეუძლია წამში 1 000 000 ვოქსელის სიჩქარით ჩაწერა, რაც წამში დაახლოებით 230 კილობიტ სიჩქარეს უდრის.
„ჩვენ მიერ გამოყენებული ფიზიკური მექანიზმი ზოგადი ტიპისაა და შესაბამისად, ვვარაუდობთ, რომ ჩაწერის ამ ენერგოეფექტიანი მეთოდის გამოყენება ასევე შესაძლებელი იქნება სწრაფი ნანოსტრუქტურიზაციისთვის გამჭვირვალე მასალებში, 3D ინტეგრირებულ ოპტიკასა და მიკროფლუიდებში გამოყენებისთვის“, — ამბობს ლეი.
უფრო სწრაფი, უკეთესი ლაზერული ჩაწერა
მონაცემთა ოპტიკური 5D შენახვა აქამდეც იყო მკვლევართა მიერ წარმოდგენილი, მაგრამ დიდ გამოწვევას წარმოადგენდა რეალურ ცხოვრებაში მონაცემთა ჩაწერა საკმარისი სისწრაფითა და მაღალი სიმკვრივით. ამ სირთულის დასაძლევად, მკვლევრებმა გამოიყენეს ფემტოწამური (10 ხარისხად -15 წამი) ლაზერი მაღალი განმეორების მაჩვენებლით, რათა შეექმნათ ციცქნა ღრმულები, რომლებიც შეიცავს 500X50 ზომის ნანოლამელას მსგავს თითო სტრუქტურას.
ფემტოწამური ლაზერით პირდაპირ მინაზე ჩაწერის ნაცვლად, მკვლევრება სინათლე შეაგროვეს და წარმოქმნეს ოპტიკური ფენომენი, რომელსაც ახლოველიან გაძლიერებას უწოდებენ და რომელშიც, ნანომელას მსგავს სტრუქტურას წარმოქმნის ერთი პულსის მიკროაფეთქების შედეგად წარმოქმნილი იზოტროპული ნანოვოიდის სინათლის რამდენიმე სუსტი პულსი.
იმის გამო, რომ ნანოსტრუქტურები ანიზოტროპულია, წარმოქმნიან ორმაგ სხივთტეხას, რომლის დახასიათებაც შესაძლებელია სინათლის ნელი ღერძის ორიენტაციითა და შეკავების სიძლიერით. ვინაიდან მონაცემები მინაში იწერება, ამ ორი მახასიათებლის კონტროლი შესაძლებელია სინათლის სიძლიერითა და პოლარიზაციით, თანმიმდევრულად.
„ეს ახალი მიდგომა მონაცემთა ჩაწერის სიჩქარეს პრაქტიკულ დონეზე აუმჯობესებს, შესაბამისად, შეგვიძლია ათობით ათასი გიგაბაიტი მონაცემი გონივრულ დროში ჩავიწეროთ. ძლიერ ლოკალიზებული, ზუსტი ნანოსტრუქტურები მონაცემთა მაღალ ტევადობას იმის წყალობით უზრუნველყოფს, რომ ერთეულ მოცულობაში შესაძლებელია უფრო მეტი ვოქსელის ჩაწერა. გარდა ამისა, პულსირებადი სინათლის გამოყენება ამცირებს ჩაწერისთვის საჭირო ენერგიას“, — აღნიშნავს ლეი.
მინის CD-ზე ჩაწერა
თავიანთ ახალი მეთოდის გამოყენებით, მკვლევრებმა 5 გიგაბაიტის მოცულობის ტექსტური მონაცემები ჩვეულებრივი კომპაქტური CD დისკის ზომის კვარცული მინის დისკზე 100-პროცენტიანი სიზუსტით ჩაწერეს. თითოეული ვოქსელი ოთხ ბიტ ინფორმაციას შეიცავდა, ყოველი ორი ვოქსელი კი ტექსტის ერთ ასოს შეესაბამებოდა. ამ მეთოდით ხელმისაწვდომი ჩაწერის სიმკვრივით, დისკმა 500 ტერაბაიტის მოცულობის ინფორმაციის დატევა უნდა შეძლოს. სისტემის განახლებისა და პარალელური ჩაწერის მიღწევის შემდეგ, მკვლევრები ამბობენ, რომ ამ ოდენობის მონაცემთა ჩაწერა 60 დღეში უნდა იყოს შესაძლებელი.
მკვლევრები ამჟამად საკუთარი მეთოდით ჩაწერის სიჩქარის გაზრდაზე მუშაობენ, რათა ამ ტექნოლოგიის გამოყენება ლაბორატორიის მიღმაც იყოს შესაძლებელი. მეტი პრაქტიკულობისთვის, ამის შემდეგ საჭირო გახდება მონაცემთა წაკითხვის უფრო სწრაფი მეთოდის შექმნაც.
კვლევა ჟურნალ Optica-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია SciTechDaily-ს მიხედვით.
