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新的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可以使可穿戴技術(shù)詳細(xì)的捕獲和存儲(chǔ)3-D圖像。
研究人員創(chuàng)造了一種可全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并具有環(huán)境穩(wěn)定性的納米薄膜，圖為Shencheng Fu用這種新薄膜在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖片來源：東北師范大學(xué)
隨著數(shù)據(jù)量的增加，人們對(duì)大容量的數(shù)據(jù)怎樣長期存儲(chǔ)越來越重視。直徑只有人的頭發(fā)絲1/80,面積為10×10厘米的新型納米顆粒薄膜所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或?qū)⑦_(dá)到DVD的1000倍以上，因此有助于滿足這種需求。這項(xiàng)新技術(shù)有朝一日可以使微型可穿戴設(shè)備捕捉并存儲(chǔ)物體或人體的3D圖像。
東北師范大學(xué)研發(fā)這種新薄膜的主要負(fù)責(zé)人Shencheng Fu說：“未來，這些新薄膜可以被整合到一個(gè)小型存儲(chǔ)芯片中，這種芯片可以記錄3D色彩信息，用于形成具有真實(shí)細(xì)節(jié)的3-D全息圖。由于存儲(chǔ)介質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定，因此不僅可以在室外使用，甚至在外太空如此惡劣的輻射環(huán)境下仍可正常使用。”
在Optical Materials Express雜志上，研究人員詳細(xì)介紹了他們制作的新薄膜，并展示了該技術(shù)在環(huán)境穩(wěn)定時(shí)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的能力。這些薄膜不僅可以保存大量數(shù)據(jù)，而且還可以以每秒高達(dá)1GB的速度檢索數(shù)據(jù)，這大約是當(dāng)今閃存讀取速度的二十倍。
用更小的空間中存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)
該薄膜專為全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)，這種技術(shù)使用激光來創(chuàng)建和讀取材料中的數(shù)據(jù)來進(jìn)行3D全息再現(xiàn)。因?yàn)樗梢砸淮涡杂涗浐妥x取數(shù)百萬個(gè)字節(jié)，所以全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)比現(xiàn)在的光學(xué)和磁性方法要快得多，主要是因?yàn)楣鈱W(xué)和磁性方法一次只能記錄和讀取一個(gè)字節(jié)。全息方法的高密度體現(xiàn)在它不僅僅在材料表面上記錄信息，還能在三維體積中記錄，并且可以使用不同角度，不同顏色的光在同一區(qū)域記錄多個(gè)圖像。
最近，研究人員一直在嘗試使用金屬半導(dǎo)體納米復(fù)合材料作為存儲(chǔ)具有高空間分辨率的納米級(jí)全息圖的介質(zhì)。由二氧化鈦半導(dǎo)體和銀納米顆粒制成的多孔薄膜有望用于這種應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儽┞对俨煌ㄩL或顏色的激光下時(shí)會(huì)改變顏色，還可以在激光束的焦點(diǎn)區(qū)域一次性記錄一組3D圖像。 盡管這些薄膜可以用于多波長全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但遺憾的是，紫外線的照射會(huì)擦除數(shù)據(jù)，使得這種薄膜不利于信息長期存儲(chǔ)。
通過使用激光使銀由于額外的電子轉(zhuǎn)化成銀離子將全息圖像記錄到二氧化鈦銀膜中。Fu說：“我們意識(shí)到紫外線可能會(huì)擦除數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼤?huì)使電子從半導(dǎo)體薄膜轉(zhuǎn)移到金屬納米顆粒之中，從而引起與激光相同的光轉(zhuǎn)換。將接收電子的分子引入系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致一些電子從半導(dǎo)體流向這些分子，會(huì)削弱紫外光擦除數(shù)據(jù)的能力，并創(chuàng)造出一種在穩(wěn)定環(huán)境中可存儲(chǔ)大量的介質(zhì)。”
改變電子流向
對(duì)于這種新型薄膜，研究人員使用1-2納米大小的接收電子的分子來破壞電子從半導(dǎo)體流向金屬納米粒子的能力。他們用蜂窩狀納米孔結(jié)構(gòu)制造了半導(dǎo)體薄膜，使納米顆粒，接收電子的分子和半導(dǎo)體全部相互接觸，并且接收電子的分子的超小尺寸使得它們能夠附著在孔內(nèi)而不影響孔結(jié)構(gòu)。因此這種薄膜最終只有620納米厚。
研究人員測(cè)試了他們的新薄膜，發(fā)現(xiàn)即使在紫外光存在的情況下，全息圖也可以高效穩(wěn)定地寫入圖像。研究人員還表明，使用接受電子的分子來改變電子流可形成多個(gè)傳輸路徑，使材料對(duì)激光的響應(yīng)更快，并大大加快了數(shù)據(jù)寫入的速度。
Fu表示：“用貴金屬（如銀）制成的顆粒通常被視為光學(xué)存儲(chǔ)的緩慢響應(yīng)介質(zhì)。我們使用新的電子傳輸流提高了粒子的光學(xué)響應(yīng)速度，同時(shí)仍保持了粒子在信息存儲(chǔ)方面的其他優(yōu)勢(shì)。”
研究人員計(jì)劃通過進(jìn)行戶外試驗(yàn)來測(cè)試新薄膜的環(huán)境穩(wěn)定性。他們指出，薄膜主要用來開發(fā)高效率的3D圖像重建技術(shù)和方法來顯示或讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
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