新一代超大容量五維光盤存儲(chǔ)技術(shù)問世

傳統(tǒng)的DVD和CD以二維方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其表面，而全息光盤則是以三維方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，研究人員首次宣稱研制出一種五維光學(xué)材料，能在多個(gè)維度存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)激光的不同波長和偏振作出響應(yīng)。該種新型光學(xué)響應(yīng)材料可使現(xiàn)今DVD大小的光盤的存儲(chǔ)容量提高4個(gè)數(shù)量級(jí)，超過2000倍，一張光盤上將能存儲(chǔ)兩三百部高清電影。預(yù)計(jì)將在醫(yī)療、金融、軍事、安全編碼和銀行等需要數(shù)據(jù)加密的領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。此項(xiàng)成果發(fā)表于5月21日《自然》雜志。
　　該種材料是由澳大利亞斯溫伯恩科技大學(xué)微光電中心主任顧民（音譯）等人開發(fā)的，由懸浮在玻璃基板上透明塑料板內(nèi)的金納米棒層組成，在材料的同一區(qū)域內(nèi)多種數(shù)據(jù)圖案可在互不干擾的情況下被讀取和刻寫。
　　新增加的兩維指利用光的波長的“色維”和利用光的偏振的“偏振維”。增加的這兩維是導(dǎo)致光盤存儲(chǔ)容量大幅增加的關(guān)鍵。利用光的偏振特點(diǎn)可使光盤錄制多層不同角度的信息，而且各層信息之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。澳大利亞研究人員已經(jīng)能夠利用3種波長和兩種偏振光，在同一區(qū)域刻寫6種不同的圖案，通過將數(shù)據(jù)寫入多達(dá)10個(gè)納米棒層的堆棧，研究人員已將每立方厘米的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度提高到1.1萬億字節(jié)，記錄速度高達(dá)每秒1吉字節(jié)。
　　顧民稱，該技術(shù)允許每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)以一個(gè)激光脈沖來記錄。寫入激光可熔化并重塑這些不到100納米長的金納米粒子。這些變化會(huì)影響到納米棒與來自激光成像系統(tǒng)的激光之間的相互作用，允許數(shù)據(jù)被讀取。
　　通過控制金納米粒子的尺寸，研究人員對(duì)這些粒子進(jìn)行定制以對(duì)不同波長的激光作出響應(yīng)。當(dāng)發(fā)出一個(gè)綠光激光束脈沖時(shí)，一些納米棒就會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)非常接近的但大小又不同的納米棒卻不會(huì)受到影響。在塑料中隨機(jī)散射的納米棒作出的響應(yīng)則取決于入射光的傳輸角度。當(dāng)光極化和納米棒的長軸方向一致時(shí)，納米棒對(duì)光的吸收要比光從其他角度入射時(shí)更為強(qiáng)烈。圖案雖然不能被刪除和重寫，但能保持在超時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)。
　　以往此類多路光存儲(chǔ)系統(tǒng)依賴于光響應(yīng)聚合物。這些材料的吸收光譜非常寬，這使得難以用多種顏色的光來實(shí)現(xiàn)高密度的數(shù)據(jù)記錄。而金納米棒和量子點(diǎn)（顧民正在研究的用于五維可重寫存儲(chǔ)的另一種納米材料）的優(yōu)勢在于它們窄得多的光帶寬。
　　不過，專家表示此項(xiàng)技術(shù)還將面臨巨大的工程挑戰(zhàn)，要將所有這些變量一次性結(jié)合在一起，并將每項(xiàng)變量推至其自然極限并不容易。