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引言

根據國際數據公司（IDC）2017年白皮書的最新報告，信息增長率比2010年和2012年的預測快得多，到2025年，總數據量將達到160 ZB（109 TB），這比2012年的預測高出4倍。大數據中心的快速發展激勵著科學家和工程師研究和記錄持續數百年的現象，這些現象以長時間的數據出現。天體物理學，生物學，地理學，社會科學和商業領域的研究產生了大量的數據，這些數據必須持續很長一段時間才能有意義。在天文學方面，平方公里陣列（SKA）射電望遠鏡每小時產生576 PB（PB）的原始數據，并且在激光干涉儀引力波觀測臺（LIGO）的成功推動了觀測大型天文事件——引力波。 在這種情況下，需要在一個存儲設備中重復記錄和讀取數TB的數據，并且長達一個世紀之久的基線不變。

成果簡介

近日，斯威本科技大學Min Gu（通訊作者）團隊用納米等離子混合玻璃復合材料展示了光學長數據存儲的概念。通過將納米棒無燒結地摻入混合玻璃復合材料中，楊氏模量提高了一到兩個數量級。這一發現使得對多種長度的等離子體納米粒子進行重塑控制，可以在超過600年的時間內連續進行多級記錄和讀取，容量超過10千兆字節，基線沒有明顯變化，這為長時間數據記憶帶來了新的機會。相關成果以題為“High-capacity optical long data memory based on enhanced Young’s modulus in nanoplasmonic hybrid glass composites”發表在了Nat. Commun.上。

圖文導讀

圖1 納米等離子混合玻璃復合材料基線保持不變的世紀長光學數據記憶

圖2 納米等離子體復合玻璃材料光學數據存儲器的長壽命

a）具有不同無機百分比的納米等離子體混合玻璃的楊氏模量（Y）

b）具有不同楊氏模量的納米等離子體復合玻璃材料中金納米棒的壽命

c）具有金納米棒的數據存儲器的簡化的有效能量勢壘模型

圖3 光學長數據存儲器的記錄和讀取過程的基準長達數百年

a）不同記錄和讀取時刻圖案的熒光圖像的對比

b）多層光學數據存儲器，三層間隔1.5μm，具有兩種偏振態

c）納米等離子體復合玻璃材料中的四級光學數據存儲器模式

小結

這項工作可以成為數百年來光學長距離數據中心未來的基石，激發對天文學，地質學，生物學和歷史長期過程的理解潛力。它還為高可靠性光學數據存儲器提供了新的機會，可以在極端條件下（如高溫和高壓）繼續運行。