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上海理工顧敏院士團(tuán)隊(duì)追逐光刻“極值”發(fā)明納米光學(xué)寫入創(chuàng)新技術(shù)

來源:新民晚報2021-02-25 我要評論(0 )   

圖說:上海理工大學(xué)顧敏院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)亞衍射光學(xué)寫入技術(shù)來源/新民晚報實(shí)習(xí)生 陳曉 攝28000張藍(lán)光光盤的儲存量大約有700太字節(jié)(TB),這些海量數(shù)據(jù)將能夠全部存儲進(jìn)...

圖說:上海理工大學(xué)顧敏院士 團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)亞衍射光學(xué)寫入技術(shù) 來源/新民晚報實(shí)習(xí)生 陳曉 攝


28000張藍(lán)光光盤的儲存量大約有700太字節(jié)(TB),這些海量數(shù)據(jù)將能夠全部存儲進(jìn)一張直徑僅為12厘米的光盤。今天凌晨3時,《科學(xué)(Science)》雜志子刊《科學(xué)進(jìn)展(Science Advances)》上發(fā)表了上海理工大學(xué)未來光學(xué)實(shí)驗(yàn)室人工智能納米光子學(xué)中心顧敏院士團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)科研進(jìn)展——《基于上轉(zhuǎn)換共振能量轉(zhuǎn)移的納米級光學(xué)寫入技術(shù)(Nanoscale optical writing through upconversion resonance energy transfer)》,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)的亞衍射光學(xué)寫入技術(shù),能將“光之筆”落到精細(xì)如同頭發(fā)絲萬分之一微小的記錄點(diǎn),大大突破現(xiàn)有數(shù)據(jù)密度極值,可以生產(chǎn)目前最大存儲容量的光盤。這項(xiàng)技術(shù)將可應(yīng)用于下一代納米光子器件所需的碳基納米級光刻。

圖說:納米復(fù)合材料構(gòu)成與激光寫入過程 來源/采訪對象供圖


據(jù)預(yù)測,到2025年全球生成的數(shù)據(jù)總量預(yù)計達(dá)到175澤字節(jié)(ZB),據(jù)工信部消息,僅今年春節(jié)7天假期我國移動互聯(lián)網(wǎng)流量就達(dá)到了357.3萬太字節(jié),比去年增長了23.4%。信息存儲需求不斷增長,然而大數(shù)據(jù)中心能量消耗巨大(約占全球電力供應(yīng)的3%),當(dāng)前普遍使用的磁記錄硬盤驅(qū)動器的存儲容量有限且使用壽命只有3至5年。因此,壽命長、能耗低、成本低的光儲存技術(shù)備受期待。然而這項(xiàng)始于20世紀(jì)70年代的技術(shù)受到光本身的衍射特性限制,盡管已有巨大發(fā)展,數(shù)據(jù)密度難以突破,光盤存儲容量仍然被限制在幾個太字節(jié)。

上理工教授張啟明介紹,團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一個全新的全固態(tài)、超低能量、超分辨光刻技術(shù),開發(fā)制備一種摻雜鑭系元素(稀土元素之一)的納米復(fù)合材料顆粒,并結(jié)合氧化石墨烯,能夠有效縮小記錄點(diǎn)尺寸,突破密度上限;而同時也能夠?qū)崿F(xiàn)低功率的納米級信息位光學(xué)寫入,這意味著無需昂貴笨重的脈沖激光器,電腦光驅(qū)那樣的連續(xù)波激光器就夠用了,大大降低了成本,器件壽命也將延長。

圖說:上海理工大學(xué)人工智能納米光子學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室 來源/新民晚報實(shí)習(xí)生 陳曉 攝


“我們始終瞄準(zhǔn)降低能耗、提升壽命的方向,堅(jiān)持著光儲存技術(shù)的推進(jìn)。目前的工作完成了‘0-1’的階段,為下一代光信息存儲技術(shù)提供了一種全新的方案,但這是不夠的?!鳖櫭粼菏空f,“我們已將單點(diǎn)寫讀能量降低了100倍,接下來還要降低百倍,同時還要進(jìn)行工程樣機(jī)的研發(fā),才能將這項(xiàng)大容量光數(shù)據(jù)存儲技術(shù)真正從實(shí)驗(yàn)室推向應(yīng)用?!?/p>


該研究由上理工顧敏院士團(tuán)隊(duì)與澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)劉曉剛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開展,研究的實(shí)驗(yàn)工作由上理工博士后西蒙尼·拉蒙(Simone Lamon)完成。據(jù)悉,該技術(shù)也適于光盤的低成本批量生產(chǎn),為解決全球數(shù)據(jù)存儲挑戰(zhàn)開辟新途徑。


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