20 mei 2009
Google wil graag iedere byte opslaan van alles wat iedere gebruiker ervan ooit gedaan heeft, maar wordt geconfronteerd met het probleem dat de huidige opslagtechnologie een relatieve lage dichtheid gebruikt en een benadering in twee dimensies. Holografische gegevensopslag is als antwoord voor dit probleem naar voren geschoven, maar ondanks de potentiele mogelijkheden, heeft holografische opslag grote moeilijkheden in het winnen van marktaandeel. Dat wordt voor een groot deel veroorzaakt door het feit dat de huidige optische en magnetische opslagmogelijkheden eenvoudig te gebruiken zijn, robuust en goed genoeg om de concurrentie van alternatieve gegevensopslag in bedwang te houden. Zolang magnetische bits niet werder kunnen worden gecomprimeerd en de veellagige schijven hun echte limiet bereiken, elke nieuwe technologie de goede kenmerken van de bestaande technologie moet hebben en eigenlijk beter moet zijn. Een aantal Australische onderzoekers denken dat ze daarin geslaagd zijn met een nieuw veellagig optisch opslagmedium dat de potentie heeft 'to store data at around 1.1Tb/cm3. A standard DVD clocks in at 51MB in a square centimeter in each of its layers'. In Nature is een artikel van ze opgenomen.
In de kern lijkt het nieuwe medium op de oude optische drager, die uit meer lagen bestaat waarop gegevens kunnen worden opgeslagen. 'However, instead of using a dye or a pit-island approach, the layers are filled with gold nanorods. The electrons in the nanorods will only respond strongly to an incident light if it has the right color and the electric field of the illuminating light lines up with the axis of the nanorod. When this occurs, the nanorod scatters light everywhere, glows like crazy, and heats up', zo zegt Peter Zijlstra, die samen met James Chon en Min Gu de nieuwe technologie uitvond bij het Centre for Micro-Photonics van de Swinburne University of Technology in Hawthorn (Victoria, Australie). 'If hit with a sufficiently powerful laser, the rod will melt and change its shape, which also changes the color of the light it responds to. It is this step—exceeding the critical power density required to melt the nanorods—that is at the heart of this research'.
Chon gaat verder met de uitleg: 'The key feature here is that the nanorods' response depends on both the color and polarization of the light, which allows for multiple bits to be stored in exactly the same location. There are, of course, limitations to the technique. Only two polarizations should be used to minimize cross talk, and the colors must be separated such that no single nanorod will respond to more than a single illuminating color. Despite these limitations, this still clocks in at six to nine bits per location, and we have already demonstrated that a ten layer medium can be written to'. Het teruglezen van de gegevens is wat gecompliceerder, maar niet echt ingewikkeld. Het probleem hier is, zo zegt Zijlstra, 'distinguishing bits written using the same color and polarization in different layers'. Dit probleem werd opgelost door, zoals Zijlstra vervolgt, door te kijken naar 'the nanorod's nonlinear optical response'. Ze verlichten een laag met dezelfde kleur en dezelfde polarisatie die gebruikt werd om te schrijven, maar in plaats van te kijken 'at the absorption or glow from the nanorods, we looked for a color that was much bluer. The bluer light comes from two-photon luminescence, where a nanorod absorbs two illuminating photons at the same time and emits one higher energy photon. As with the write process, this requires a certain amount of power, so a low-power, sharply focused laser beam will only excite two-photon luminescence from a single layer'. Ze slaagden erin om ook over tien lagen te lezen. Is die nu dan de oplossing waar we op zittent e wachten ? Wellicht, maar er zijn nog wat haken en ogen. Laat het Zijlstra zelf zeggen: 'This was not demonstrated using a rotating disc, the read out process used a photomultipler tube rather than a photodiode, and the three colors are such that they cannot be obtained from a single diode laser. All this means that the read/write unit would require three laser diodes, a bulky vacuum tube, and a high-voltage power supply'. Er is dus nog wel wat werk te doem om dat allemaal 'behapbaar' en makkelijk toegankelijk te maken. De voordelen van de technologie lijken groot: het lijkt op kostenvriendelijke manier te produceren te zijn en het biedt waarschijnlijk een redelijk betrouwbaar, duurzaam medium. Aangezien Zijlstra een bachelor heeft van de Universiteit van Twente heeft de uitvinding toch ook nog een Nederlands tintje….
