新一代超大容量五維光盤存儲技術問世

傳統的DVD和CD以二維方式將數據存儲在其表面，而全息光盤則是以三維方式存儲數據。現在，研究人員首次宣稱研制出一種五維光學材料，能在多個維度存儲數據，并對激光的不同波長和偏振作出響應。該種新型光學響應材料可使現今DVD大小的光盤的存儲容量提高4個數量級，超過2000倍，一張光盤上將能存儲兩三百部高清電影。預計將在醫療、金融、軍事、安全編碼和銀行等需要數據加密的領域獲得廣泛應用。此項成果發表于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微光電中心主任顧民（音譯）等人開發的，由懸浮在玻璃基板上透明塑料板內的金納米棒層組成，在材料的同一區域內多種數據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”。增加的這兩維是導致光盤存儲容量大幅增加的關鍵。利用光的偏振特點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產生干擾。澳大利亞研究人員已經能夠利用3種波長和兩種偏振光，在同一區域刻寫6種不同的圖案，通過將數據寫入多達10個納米棒層的堆棧，研究人員已將每立方厘米的數據存儲密度提高到1.1萬億字節，記錄速度高達每秒1吉字節。
　　顧民稱，該技術允許每個字節數據以一個激光脈沖來記錄。寫入激光可熔化并重塑這些不到100納米長的金納米粒子。這些變化會影響到納米棒與來自激光成像系統的激光之間的相互作用，允許數據被讀取。
　　通過控制金納米粒子的尺寸，研究人員對這些粒子進行定制以對不同波長的激光作出響應。當發出一個綠光激光束脈沖時，一些納米棒就會發生變化，同時非常接近的但大小又不同的納米棒卻不會受到影響。在塑料中隨機散射的納米棒作出的響應則取決于入射光的傳輸角度。當光極化和納米棒的長軸方向一致時，納米棒對光的吸收要比光從其他角度入射時更為強烈。圖案雖然不能被刪除和重寫，但能保持在超時穩定狀態。
　　以往此類多路光存儲系統依賴于光響應聚合物。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現高密度的數據記錄。而金納米棒和量子點（顧民正在研究的用于五維可重寫存儲的另一種納米材料）的優勢在于它們窄得多的光帶寬。
　　不過，專家表示此項技術還將面臨巨大的工程挑戰，要將所有這些變量一次性結合在一起，并將每項變量推至其自然極限并不容易。