211service.com
Gegevensopslag met hogere dichtheid
Een laser die licht bundelt op een plek van 30 nanometer breed kan een belangrijke stap vooruit zijn in de richting van harde schijven met ultrahoge dichtheid. Onderzoekers van de University of California, Riverside (UCR) en de University of Houston, in Texas, die de nanolaser hebben ontwikkeld, zeggen dat het zou kunnen leiden tot harde schijven met 10 terabit aan gegevens verpakt in een vierkante inch.
Spotlicht: Om een laser te maken die nanowatt aan vermogen focust op een plek van 30 nanometer, bedekken onderzoekers een halfgeleiderdiode met een aluminiumfilm die is geëtst met verschillende openingen op nanoschaal. Een scanning near-field optische microscoopopname laat zien dat het meeste laserlicht uit de C-vormige opening komt.
Tegenwoordig kunnen harde schijven tot 200 gigabit per vierkante inch dragen. Gegevens worden magnetisch opgeslagen. Met behulp van bestaande technologie zouden fabrikanten de capaciteit van een schijf kunnen vergroten tot maximaal één terabit per vierkante inch. De nanolaser is een belangrijke stap in de richting van een schijfschrijfsysteem waar veel onderzoekers momenteel aan werken. Een dergelijk systeem zou zowel licht- als magnetische velden gebruiken om gegevens op een schijf op te slaan, met maximaal 50 terabit per vierkante inch aan gegevens.
Hoe kleiner de lichtvlek van de laser, hoe kleiner de bitgrootte, dus meer bits per vierkante inch. Op dit moment kan de laser 250 nanowatt aan vermogen concentreren op een 30 nanometer brede plek. Onze technologie kan zeker worden verkleind tot 5 tot 10 nanometer, zegt Sakhrat Khizroev , een professor elektrotechniek die het werk bij UCR leidt. Een spotgrootte van 10 nanometer moet klein genoeg zijn om een dichtheid van 10 terabit per vierkante inch te krijgen.
De huidige magnetische opslagtechnologie heeft de afgelopen drie decennia de gegevensdichtheid op harde schijven bijna elk jaar verdubbeld. Maar nu nadert de technologie haar limiet. Op een harde schijf is elk bit een klein gebied waarin de kristallen van het materiaal allemaal hun magnetische velden in dezelfde richting hebben uitgelijnd. Naarmate er meer gegevens op een schijf worden vastgelegd, worden bits kleiner en bevatten ze minder kristallen van het materiaal. Met ongeveer één terabit per vierkante inch worden de bitgebieden zo klein dat de kristallen niet genoeg energie hebben om hun magnetische velden op één lijn te houden, en de bits verliezen uiteindelijk hun informatie.
Fabrikanten van harde schijven zoals Seagate kijken nu naar een nieuwe methode om meer gegevens op schijven op te slaan. De techniek, warmteondersteunde magnetische opname genoemd, omvat het gebruik van een strak gerichte lichtvlek om de bits op te warmen wanneer ze worden opgenomen. Dit geeft de magnetische kristallen energie om hun magnetische veldoriëntaties te behouden. Er zijn verschillende manieren waarop je je kunt voorstellen licht op de schijf te brengen, zegt Mark Kryder , een professor in elektrotechniek en computertechniek aan de Carnegie Mellon University. De meest elegante manier zou zijn om een nanolaser te gebruiken.
Tot nu toe was de uitdaging om een laser te maken die voldoende energie levert in een lichtvlek die klein genoeg is. Met eerdere lasers, zegt Khizroev, heeft het licht, wanneer het wordt gefocust op een puntgrootte van 30 nanometer, energieën die een fractie van een nanowatt bedragen. Hij en zijn collega's maken hun laser van 250 nanowatt door een heel dun laagje aluminium aan te brengen op de emitterende zijde van een halfgeleiderdiodelaser. Vervolgens richten ze een bundel positieve galliumionen op het aluminium om kleine openingen op nanoschaal te etsen. Zoals voorspeld door de natuurkundige theorie, laat een C-vormige opening de meeste energie door in de kleinste vlekgrootte. Khizroev zegt dat zijn collega's nu proberen de laser te engineeren met een nog kleinere spotgrootte van 5 tot 10 nanometer.
Ed Schlesinger , hoofd van de afdeling Electrical and Computer Engineering van Carnegie Mellon, zegt dat de nieuwe nanolaser een belangrijk aspect is om warmteondersteunde magnetische opnames te realiseren. Maar hij waarschuwt dat er veel technische uitdagingen zijn die moeten worden opgelost voordat de technologie op de markt kan worden gebracht. Ze omvatten het monteren van de laser op een schuif zodat deze naar verschillende delen van de harde schijf kan worden verplaatst om gegevens op te nemen, het ontwerpen van een nieuw schijfmateriaal dat werkt met warmte-ondersteund opnemen en het maken van schijfsmeermiddelen die de hoge temperaturen tijdens de hitte aankunnen. - begeleid schrijfproces.
Door warmte ondersteunde magnetische registratie is een echt systeemprobleem en vereist ontwikkeling en vooruitgang op veel fronten tegelijk, zegt Schlesinger. De nanolaser is een mooie stap voorwaarts en brengt de technologie dichterbij.