Khi chúng ta tạo ra càng nhiều dữ liệu, thì nhu cầu lưu trữ ổn định dữ liệu mật độ cao theo thời gian đang trở nên cấp thiết. Loại màng mới được chế tạo từ các hạt nano mỏng hơn 80 lần sợi tóc, sẽ đáp ứng nhu cầu đó bằng cách cung cấp vật liệu có khả năng lưu trữ khối lượng dữ liệu lớn gấp 1.000 lần đĩa DVD chỉ trong một màng có kích thước 10x10cm nhờ kỹ thuật toàn ảnh. Công nghệ này trong tương lai sẽ cho phép các thiết bị nhỏ đeo trên người thu và lưu trữ hình ảnh 3D về con người và đồ vật.
Shencheng Fu, trưởng nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Northeast Normal, người đã phát triển loại màng mới cho biết: “Trong tương lai, loại màng này sẽ được tích hợp vào chíp lưu trữ cực nhỏ để ghi lại thông tin về hình ảnh 3D và sau này xem lại chi tiết dưới dạng ảnh hologram 3D. Vì môi trường lưu trữ ổn định, nên thiết bị có thể được sử dụng bên ngoài hoặc thậm chí trong các điều kiện bức xạ khắc nghiệt của môi trường bên ngoài không gian”.
Trên tạp chí Optical Materials Express, các nhà nghiên cứu đã đề cập đến quá trình tạo màng mới và chứng minh khả năng ứng dụng công nghệ cho hệ thống lưu trữ bằng hình ảnh hologram với môi trường ổn định. Các màng này không chỉ lưu trữ khối lượng lớn dữ liệu, mà dữ liệu cũng có thể được khai thác với tốc độ 1GB/giây, gấp khoảng 20 lần tốc độ đọc của bộ nhớ nhanh hiện nay.
Lưu trữ nhiều dữ liệu trong không gian hẹp
Màng mới được thiết kế để lưu trữ dữ liệu bằng hình ảnh hologram, kỹ thuật sử dụng laser để tạo ra và đọc dữ liệu hologram 3D trong một vật liệu. Do màng có thể ghi và đọc hàng triệu bit dữ liệu cùng một lúc, do đó, tốc độ lưu trữ dữ liệu hologram nhanh hơn nhiều so với các phương pháp quang học và từ tính thường dùng để lưu trữ dữ liệu hiện chỉ đọc từng bit dữ liệu riêng lẻ mỗi lần. Các phương thức hologram vốn có khả năng lưu trữ dữ liệu mật độ cao vì ghi lại thông tin qua hình dạng 3D của vật liệu, mà không chỉ bề mặt vật liệu và có thể ghi lại nhiều hình ảnh tại cùng một vị trí bằng các sử dụng ánh sáng ở góc độ khác nhau hoặc màu sắc khác nhau.
Mới đây, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm sử dụng vật liệu nano composite bán dẫn kim loại làm môi trường lưu trữ hình ảnh hologram ở cấp độ nano với độ phân giải không gian cao. Các màng xốp được làm từ chất bán dẫn titan và các hạt nano bạc, có triển vọng cho ứng dụng này vì chúng thay đổi màu sắc khi tiếp xúc với nhiều bước sóng ánh sáng laser và vì bộ hình ảnh 3D có thể được ghi tại khu vực tập trung chùm laser chỉ bằng một bước duy nhất. Dù các màng có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu hologram đa bước sóng, nhưng tiếp xúc với tia cực tím đã được chứng minh gây ra sự cố xóa dữ liệu, khiến cho màng không ổn định để lưu trữ thông tin lâu dài.
Ghi hình ảnh hologram trên màng titan-bạc liên quan đến việc sử dụng laser để biến đổi các hạt bạc thành các cation bạc mang điện tích dương do các điện tử tăng thêm. Fu cho biết: “Chúng tôi đã nhận thấy ánh sáng cực tím có thể xóa dữ liệu vì nó làm cho các điện tử di chuyển từ màng bán dẫn đến các hạt nano kim loại, gây biến đổi quang học tương tự như laser. Việc đưa các phân tử nhận điện tử vào trong hệ thống làm cho một số điện tử di chuyển từ chất bán dẫn đến các phân tử này, làm suy giảm khả năng của ánh sáng cực tím trong việc xóa dữ liệu và tạo môi trường lưu trữ dữ liệu mật độ cao ổn định”.
Thay đổi dòng điện tử
Đối với loại màng mới, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phân tử nhận điện tử cỡ từ 1-2 nano mét để làm gián đoạn dòng điện tử từ chất bán dẫn đến các hạt nano kim loại. Các nhà khoa học đã tạo ra màng bán dẫn có cấu trúc lỗ nano tổ ong cho phép các hạt nano, các phân tử nhận điện tử và chất bán dẫn đi đến tất cả các giao diện. Kích thước siêu nhỏ của các phân tử nhận điện tử cho phép chúng gắn bên trong các lỗ mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc lỗ. Màng cuối cùng chỉ dày 620 nano mét.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm màng mới và phát hiện ra các hình ảnh hologram có thể được ghi trên màng một cách hiệu quả với mức độ ổn định cao khi có ánh sáng cực tím. Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh việc sử dụng các tác nhân nhận điện tử để làm thay đổi dòng điện tử đã tạo nên nhiều con đường dẫn chuyển điện tử, khiến cho vật liệu phản ứng nhanh hơn với ánh sáng laser và tăng tốc độ ghi dữ liệu.
Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ kiểm tra mức độ ổn định về môi trường của màng mới thông qua các thử nghiệm bên ngoài và nhấn mạnh, ứng dụng thực tế của màng sẽ đòi hỏi phải phát triển các kỹ thuật tái tạo hình ảnh 3D hiệu quả cao và các phương pháp tạo màu sắc cho việc hiển thị hoặc đọc dữ liệu lưu trữ.
N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2018-04-nanoparticle-high-density-storage.html#jCp