Алмаз - многообещающий материал для хранения данных, и на сегодняшний день учёные продемонстрировали новый способ записать на него ещё больше информации, вплоть до одного атома. Методика позволяет обойти физическое ограничение, записывая данные на одни и те же участки под воздействием света разного цвета.
Алмаз обладает огромным потенциалом в качестве носителя информации - недавние разработки позволили создать 5-сантиметровые пластины, сохраняющие информацию, эквивалентную миллиарду дисков Blu-Ray.
Интригует то, что данные записываются не на сам алмаз, а на крошечные точечные дефекты в материале (так называемая азото-замещённая вакансия в алмазе). Эти дефекты могут поглощать свет, что дало им название «цветовые центры».
Обычно у технологий оптической памяти есть жёсткий предел того, насколько тонко они могут записывать данные - в конце концов, существует минимальный диаметр, на который может быть сфокусирован лазерный луч. Известный как дифракционный предел, он зависит от длины волны используемого света.
«Вы не можете использовать такой луч для записи с разрешением меньше дифракционного предела, потому что если вы сместите луч меньше этого значения, вы повлияете на то, что уже записали», - говорит Том Делорд, соавтор научного исследования. «Поэтому обычно оптические запоминающие устройства увеличивают объём памяти, делая длину волны короче (смещая её в сторону синего цвета), и именно поэтому мы имеем технологию Blu-ray».
Но в новом исследовании учёные из Городского университета Нью-Йорка (CUNY) нашли способ обойти дифракционный предел. Хитрость заключается в использовании различных длин волн света для записи данных в цветовые центры, расположенные ближе друг к другу, чем позволяет дифракционный предел. Например, нельзя разместить две «зелёные линии» рядом, но если чередовать, скажем, зелёный, красный и синий цвета, то теоретически будет возможность хранить в одной области в три раза больше данных, чем если использовать один цвет.
«Мы очень точно управляли электрическим зарядом этих цветовых центров с помощью узкополосного лазера и криогенных условий», - говорит Делорд. «Этот новый подход позволил нам записывать и считывать крошечные биты данных на гораздо более тонком уровне, чем это было возможно ранее, вплоть до одного атома».
В ходе испытаний команда продемонстрировала, что с помощью этой техники можно отпечатать 12 различных изображений в одном и том же месте на разных частотах, добившись плотности данных в 25 Гб на квадратный дюйм (то есть 6,4 квадратных сантиметра). Для сравнения, именно столько вмещает стандартный однослойный диск Blu-Ray по всей своей поверхности.
Дополнительным бонусом является то, что технология обратима, поэтому данные можно записывать, стирать и перезаписывать практически столько раз, сколько потребуется.
В ходе проведения дальнейшей работы команда планирует добиться того, что эта техника сможет быть применена к другим материалам и, надеется, что проведение экспериментов будет возможно при комнатной температуре, а не в криогенных условиях.