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上海杨浦:科幻片上演!将海量数据装进“小口袋”,未来将成为可能

时间:2021-04-07浏览:0编辑:董真摄影:????通讯员:设置

随着互联网、物联网、云计算及人工智能的快速发展,人类对数据的使用量正以爆炸式的速度急剧增长,然而现有的存储技术正在面临严峻的挑战。



2月24日,

bet3365官方亚洲版-365bet官网最新网址未来光学实验室

人工智能纳米光子学中心顾敏院士团队

在Science子刊Science Advances杂志上

发表高水平论文,

在光信息存储技术领域

让海量数据实现“随身带”有了可能。


未来,或许大家

也能像科幻片中演绎的一样,

从口袋里轻松就能掏出一个“大数据中心”,

随时都能找到需要的数据,

这将是多棒的体验。



据测算,到2025年,全球生成的数据总量预计达到175ZB(泽字节,1ZB等于10亿TB即兆字节),如果将这么多数据存储在蓝光光盘上,则光盘堆栈的高度将是地球到月球距离的23倍,开发能够容纳如此大量数据的存储技术迫在眉睫。



不断增长的信息存储需求导致大数据中心的广泛使用,这些数据中心能量消耗巨大(约占全球电力供应的3%),且依赖于基于磁记录的硬盘驱动器,该硬盘驱动器的存储容量有限(单盘片数据存储量最大为2TB),使用寿命一般只有3至5年。利用激光实现的光存储技术有望满足以上数据存储需求,同时可以有效节省成本,在过去的几十年中,光存储技术取得了长足进步。但是,光的衍射性质限制了可达到的信息位大小,限制了光盘的存储容量,光盘存储容量仍然被限制在几个TB。



对此,bet3365官方亚洲版-365bet官网最新网址顾敏院士团队与澳大利亚皇家墨尔本理工大学、新加坡国立大学刘晓刚教授团队联合开展研究,论文“基于上转换共振能量转移的纳米级光学写入技术(Nanoscale optical writing through upconversion resonance energy transfer)”发表于Science子刊Science Advances上,研究的实验工作由bet3365官方亚洲版-365bet官网最新网址博士后西蒙尼·拉蒙(Simone Lamon)博士完成。



这是一项旨在解决海量大数据光存储技术瓶颈的研究,此研究通过镧系元素(稀土元素之一)掺杂的荧光上转换纳米颗粒和氧化石墨烯结合,实现低功率的光学写入纳米级信息位(纳米级是指1至100纳米的大小,其中1纳米等于一米的十亿分之一),为下一代光信息存储技术提供了的新的方案。研究所开发的亚衍射光学写入技术将大大提高数据密度,可以生产出在所有可用光学技术中具有最大存储容量的光盘,预计1张12厘米的光盘数据存储量可以达到700TB,相当于28000张蓝光光盘的存储量。



此外,此技术使用一种新的纳米复合材料,将氧化石墨烯与荧光上转换纳米颗粒结合在一起,使用荧光上转换纳米颗粒将亚衍射信息位写入纳米复合材料,在结构光照明下局部还原氧化石墨烯,还原氧化石墨稀的过程通过共振能量转移来完成,从而降低能耗,延长光学器件的使用寿命。同时,与传统光学写入技术使用昂贵且笨重的脉冲激光器相比,此技术使用便宜的连续波激光器,大大降低了成本。



这一系列创新发现为大容量光数据存储技术提供更便宜、可持续发展的解决方案,同时适于光盘的低成本批量生产,应用潜力巨大,为解决全球数据存储挑战开辟了新途径。


来源:上海杨浦

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/6miywDUxszkrMrMEg0riAA

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