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中國科大《Nature》子刊：實現(xiàn)高密度高可靠性金剛石光學信息存儲！

893 編輯：中冶有色網(wǎng) 來源：中國科學院微觀磁共振重點實驗室、物理學院、中國科學院量子信息和量子科技創(chuàng)新研究院、科研部

2024-12-27 15:27:46

中國科學技術(shù)大學中國科學院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、王亞、夏慷蔚等人在光學信息存儲領(lǐng)域取得重要進展，提出并發(fā)展基于金剛石發(fā)光點缺陷的四維信息存儲技術(shù)，具備面向?qū)嶋H應(yīng)用所需高密度、超長免維護壽命、快速讀寫等關(guān)鍵特性，有望為“數(shù)據(jù)大爆炸”信息時代所亟需的新一代綠色高容量信息存儲提供解決方案。這項研究成果以“Terabit-scale high-fidelity diamond data storage”為題發(fā)表在Nature Photonics上。論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41566-024-01573-1 信息時代已進入“大數(shù)據(jù)”階段，海量數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析技術(shù)不斷進步，正成為推動科技發(fā)展的關(guān)鍵力量。對海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用將在民生、醫(yī)療等多個領(lǐng)域產(chǎn)生深遠且重大的影響。然而，當前數(shù)據(jù)存儲技術(shù)(如磁盤、光盤、固態(tài)硬盤等)的發(fā)展遠遠滯后于數(shù)據(jù)量的增長，存儲容量的瓶頸和高能耗問題已成為制約海量數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。通過精確制備納米材料光源并調(diào)控光信號的強度、波長、偏振等多維度特性，光學存儲技術(shù)近年來成為實現(xiàn)高密度存儲的重要發(fā)展路徑之一。然而，納米材料的穩(wěn)定性差、信息讀寫速度較慢、誤差大以及高能耗等問題，使得光學存儲技術(shù)在向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化的過程中面臨巨大挑戰(zhàn)。本文研究團隊創(chuàng)新性地利用金剛石中一種可精確人工制備的發(fā)光點缺陷，成功解決了上述系列挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，金剛石中的原子尺度弗蘭克爾缺陷具備穩(wěn)定的發(fā)光特性，并能精確制備可控調(diào)節(jié)其發(fā)光亮度來編碼數(shù)據(jù)，成為理想的信息存儲單元。得益于金剛石材料的超高硬度(為自然界最堅硬材料之一)以及其卓越的化學穩(wěn)定性(如抗酸堿腐蝕等)，存儲在金剛石光盤中的數(shù)據(jù)極為穩(wěn)定。通過高溫測試并結(jié)合阿倫尼烏斯定律預測信息單元的穩(wěn)定性，即使在200℃高溫環(huán)境下，金剛石中數(shù)據(jù)的存儲壽命可以遠超百年。同時，該存儲無需任何維護(如溫濕度控制等)，不產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲的能耗。為了實現(xiàn)高密度高可靠性存儲，研究人員發(fā)展了基于飛秒脈沖加工的快速高精度三維缺陷制備技術(shù)，單個飛秒脈沖(約200飛秒)即可完成對存儲單元的制備，信息寫入精度高于99.9%，已達到藍光光盤國家標準。研究人員還進一步發(fā)展了二維、三維的并行讀出技術(shù)，可同時實

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“中國科大《Nature》子刊：實現(xiàn)高密度高可靠性金剛石光學信息存儲！” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。

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