Оптические диски, такие как CD, DVD и Blu-ray, обладают некоторыми важными преимуществами перед USB накопителями. Прежде всего они недорогие, прочные и долговечные. Это позволяет хранить информацию на них в течение многих лет, чего не скажешь о флеш-накопителях, которые предназначены для хранения данных лишь несколько лет. Тем не менее оптические диски утратили популярность из-за нескольких недостатков. Например, для считывания и записи данных на них необходимо использовать специальное устройство. Но самое главное, что их емкость сильно ограничена. Например, емкость Blu-ray составляет 25 гигабайт, а DVD и того меньше — 4,7 Гб. Для сравнения, некоторые USB-накопители вмещают в себя 1 Тб информации. Однако этот минус, похоже, ученым удалось устранить — они создали оптический диск емкостью 125 терабайт.

Ученые разработали оптический диск емкостью 1 Петабит

Оптические диски AIE-DDPR емкостью 1 петабит

Потребность в более емких носителях информации растет буквально с каждым днем, так как увеличивается количество данных, которые мы генерируем — от текстовых сообщений до видео в разрешении 8k. Конечно, SSD и USB флеш-накопители со своей задачей пока еще полностью справляются. Однако, как уже было сказано выше, они позволяют хранить данных в течение 2-5 лет. По истечении этого времени производители накопителей не гарантируют сохранность информации. Поэтому над разработкой новых технологий работы ведутся постоянно. И, возможно, отчасти проблему уже удалось решить.

Группа ученых создала новый тип материала, который назвали “фоторезистом, легированным красителями с агрегационно-индуцированной эмиссией люминогенов” (AIE-DDPR). Особенностью данного материала является высокая плотность записи, то есть объемом данных, которые можно хранить на определенной площади. В этом плане они превосходят все другие существующие накопителя, включая жесткие и оптические диски.

Оптические диски надежные, дешевые и долговечные

По мнению ученых, данные оптические диски могут решить проблему хранения больших массивов данных в будущем. Они занимают гораздо меньше места, чем существующие методы хранения, более экологичные и, как уже было сказано выше — более дешевые.

Многослойная запись информации на молекулярном уровне

Высокая плотность записи на дисках AIE-DDPR связана с тем, что она осуществляется на молекулярном уровне, то есть представляет собой наноразмерную запись. Но самое главное, что запись осуществляется послойно. Причем количество таких слоев достигает несколько десятков. Для сравнения, Blu-ray диски позволяют записывать данные максимум в 4 слоя.

Для реализации многослойной записи, диск содержит два химических вещества — 2-изопропилтиоксантон (ITX) и пентаакрилат дипентаэритрита (DTPA). ITX представляет собой фотоинициатор, то есть вещество, способное реагировать на воздействие света. DTPA — это небольшая молекула с еще большей фоточувствительностью, то есть оно еще сильнее реагирует на свет.

Ученые обеспечивали высокую плотность хранения данных за счет многослойной записи

Таким образом, использование двух разных веществ с разных порогом реакции на свет и обеспечивают высокую плотность записи данных. Для послойного считывания в диске использованы также два химических вещества — гексафенилсилол (HPS) и новый материал AIE-люминогены (AIEgens). Оба обладают высокой флуоресценцией.

Расстояние между несколькими слоями составляет менее одного микрометра (0,001 мм). Во время исследования, которое было опубликовано в журнале Nature, ученым удалось записать и считать 100 слоев данных. Для увеличения объема носителя, информация была записана на обеих сторонах диска, то есть как на виниловых пластинках и некоторых DVD дисках. В результате на одном диске удалось уместить 1 петабита информации, что больше, чем может быть записано на 5000 Blu-ray дисков.

Ученые хотят улучшить технология за счет повышения точности лазера

Но, к сожалению, проект еще далек от использования в коммерческих целях. Чтобы он стал жизнеспособным, ученым необходимо повысить скорость записи и энергоэффективность, так как крайне важно не только сохранять большие объемы данных, но и делать это быстро. Ученые собираются повысить точность лазерного луча, что позволит по их мнению добиться нужного результата. Если эксперимент будет удачным, оптические диски AIE-DDPR действительно могут совершить революцию в хранении данных.

Напоследок напомним, что ранее “Росэлектроника” сообщала о создании оптических дисков с многослойной записью. Эти диски могли хранить до 1 Терабайта данных, Однако технология не получила распространения.