De acordo com as estimativas atuais, dezenas de zetabytes de informações serão armazenados eletronicamente até 2020, que se baseará em princípios físicos que facilitam o uso de átomos ou moléculas individuais como células de memória básicas. Isso pode ser feito usando lasers. Contudo, os métodos existentes de armazenamento óptico são limitados ao limite de difração (~ 500 nm), portanto, a respectiva densidade de gravação é aproximadamente ~ 1 Gb por decímetro quadrado.

A limitação pode ser contornada pelo uso de lasers altamente localizados que podem manipular a orientação espacial de moléculas individuais. A capacidade de armazenamento esperada, neste caso, é de até 1 Pb / dm2, que é aproximadamente igual a 1 milhão de DVDs padrão. Regular a radiação além do limite de difração com a ajuda de nanoantenas ópticas e nanorressonadores é a base para três áreas de pesquisa atuais - plasmônicos refratários, fotovoltaica orgânica, e memória óptica de campo próximo. Todos eles estão em desenvolvimento no Nano Optics Lab da KFU, dirigido pelo Professor Associado Sergey Kharintsev.

Graças à localização de subdifração e intensificação do campo de luz, tecnologias de detecção de molécula única estão surgindo rapidamente. A equipe do Dr. Kharintsev usou essa abordagem para gravação óptica de campo próximo. A pesquisa deles apareceu em Nanoescala em novembro de 2016. Os autores propuseram um novo princípio de armazenamento óptico baseado no efeito de espalhamento Raman aprimorado pela ponta.

A localização da luz laser é fornecida por uma nanoantena óptica que é iluminada por um feixe de laser focalizado com polarização radial e azimutal. Esta abordagem é baseada na anisotropia óptica de filmes de polímero azo-corante, como relatado em ACS Photonics . Os azo-corantes são orientados perpendicularmente à direção de polarização sob luz polarizada. Isso provou ser uma conquista complicada porque a polarização de campo próximo depende da geometria e do material da antena óptica.

Alternar entre a polarização radial e azimutal permite a gravação de informações ópticas na banda de absorção do azo-corante e a leitura além dessa banda. A velocidade de troca depende da mobilidade local dos corantes em um ambiente vítreo - um parâmetro que depende criticamente da espessura do filme de polímero. A equipe planeja criar um protótipo de memória óptica de campo próximo orgânica com densidade de até 1 Pb / dm2. Os avanços na tecnologia de subdifração serão associados a feixes de laser com impulso orbital - essas pesquisas podem, eventualmente, aumentar a densidade de armazenamento.

Os discos óticos com capacidade de petabit mudarão a eficiência e a produtividade dos serviços em nuvem e data centers e perturbarão o mercado global de armazenamento. O desenvolvimento de tal armazenamento está relacionado com energia independente, tecnologias de memória de alta velocidade que visam unir as vantagens da memória de acesso aleatório e da memória de arquivo. Tipos de memória alternativos, como memória quântica, memória de torque de transferência de rotação, memristors, e memória ferroelétrica, ainda estão longe do uso prático.