211service.com
Przechowywanie danych o większej gęstości
Laser, który skupia światło w plamce o szerokości 30 nanometrów, może być ważnym krokiem naprzód w kierunku dysków twardych o ultrawysokiej gęstości. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UCR) i Uniwersytetu Houston w Teksasie, którzy opracowali nanolaser, twierdzą, że może on prowadzić do powstania dysków twardych z 10 terabitami danych upakowanych na cal kwadratowy.
Światło punktowe: Aby stworzyć laser, który skupia nanowaty mocy w 30-nanometrowej plamce, naukowcy pokrywają diodę półprzewodnikową folią aluminiową wytrawioną z różnymi aperturami w nanoskali. Skaningowy obraz z mikroskopu optycznego bliskiego pola pokazuje, że większość światła laserowego pochodzi z apertury w kształcie litery C.
Obecnie dyski twarde mogą przenosić do 200 gigabitów na cal kwadratowy. Dane są przechowywane magnetycznie. Korzystając z istniejącej technologii, producenci mogą zwiększyć pojemność dysku do maksymalnie jednego terabita na cal kwadratowy. Nanolaser to ważny krok w kierunku systemu zapisu na dysku, nad którym obecnie pracuje wielu badaczy. Taki system wykorzystywałby zarówno światło, jak i pole magnetyczne do przechowywania danych na dysku, pakując do 50 terabitów na cal kwadratowy danych.
Im mniejsza plamka świetlna lasera, tym mniejszy rozmiar bitu, co oznacza więcej bitów na cal kwadratowy. W tej chwili laser może skoncentrować 250 nanowatów mocy w plamce o szerokości 30 nanometrów. Mówi się, że naszą technologię można na pewno zmniejszyć do 5–10 nanometrów Sachrat Chizrojew , profesor elektrotechniki, który kieruje pracą w UCR. Plamka o wielkości 10 nanometrów powinna być wystarczająco mała, aby uzyskać gęstość 10 terabitów na cal kwadratowy.
Dzisiejsza technologia magnetycznego przechowywania danych podwajała gęstość danych na dyskach twardych niemal każdego roku przez ostatnie trzy dekady. Ale teraz technologia zbliża się do swoich granic. Na dysku twardym każdy bit to niewielki obszar, w którym wszystkie kryształy materiału mają swoje pola magnetyczne ustawione w tym samym kierunku. Im więcej danych jest zapisywanych na dysku, bity stają się mniejsze i zawierają mniej kryształów materiału. Około jednego terabita na cal kwadratowy, obszary bitów stają się tak małe, że kryształy nie mają wystarczającej energii, aby utrzymać wyrównane pola magnetyczne, a bity kończą utratę informacji.
Producenci dysków twardych, tacy jak Seagate, szukają teraz nowej metody przechowywania większej ilości danych na dyskach. Technika ta, zwana zapisem magnetycznym wspomaganym ciepłem, polega na użyciu ściśle skupionej plamki świetlnej do podgrzewania bitów podczas ich rejestrowania. Daje to energię kryształów magnetycznych, aby zachować ich orientację w polu magnetycznym. Można sobie wyobrazić różne sposoby naświetlania dysku, mówi: Mark Kryder , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na Uniwersytecie Carnegie Mellon. Najbardziej eleganckim sposobem byłoby użycie nanolasera.
Do tej pory wyzwaniem było stworzenie lasera, który dostarcza wystarczającą energię do wystarczająco małej plamki świetlnej. Jak mówi Khizroev, w przypadku poprzednich laserów światło skupione na plamce o rozmiarze 30 nanometrów ma energie rzędu ułamka nanowata. Wraz z kolegami tworzy 250-nanowatowy laser, umieszczając bardzo cienką warstwę aluminium po stronie emitującej półprzewodnikowego lasera diodowego. Następnie skupiają wiązkę dodatnich jonów galu na aluminium, aby wytrawić maleńkie apertury w nanoskali. Zgodnie z przewidywaniami teorii fizyki, apertura w kształcie litery C przepuszcza najwięcej energii do najmniejszej plamki. Khizroev mówi, że jego koledzy próbują teraz zaprojektować laser o jeszcze mniejszej wielkości plamki od 5 do 10 nanometrów.
Ed Schlesinger , szef wydziału inżynierii elektrycznej i komputerowej w Carnegie Mellon, mówi, że nowy nanolaser jest ważnym aspektem urzeczywistniania wspomaganego cieplnie zapisu magnetycznego. Ostrzega jednak, że przed wprowadzeniem technologii na rynek należy rozwiązać wiele wyzwań inżynieryjnych. Obejmują one montaż lasera na suwaku, aby mógł poruszać się w różnych obszarach dysku twardego w celu rejestrowania danych, zaprojektowanie nowego materiału dysku, który współpracuje z nagrywaniem wspomaganym ciepłem oraz wytwarzanie smarów do dysków, które mogą wytrzymać wysokie temperatury podczas upałów - wspomagany proces pisania.
Wspomagany ciepłem zapis magnetyczny jest prawdziwym problemem systemowym i wymaga rozwoju i postępu na wielu frontach jednocześnie, mówi Schlesinger. Nanolaser jest miłym krokiem naprzód i przybliża technologię.