À medida que geramos mais e mais dados, a necessidade de armazenamento de dados de alta densidade que permaneça estável ao longo do tempo está se tornando crítica. Novos filmes baseados em nanopartículas que são mais de 80 vezes mais finos do que um cabelo humano podem ajudar a preencher essa necessidade, fornecendo materiais que podem arquivar holograficamente mais de 1000 vezes mais dados do que um DVD em um pedaço de filme de 10 por 10 centímetros . A nova tecnologia pode um dia permitir pequenos dispositivos vestíveis que capturem e armazenem imagens 3-D de objetos ou pessoas.

"No futuro, esses novos filmes podem ser incorporados a um minúsculo chip de armazenamento que registra informações de cores 3-D que mais tarde podem ser vistas como um holograma 3-D com detalhes realistas, "disse Shencheng Fu, que liderou pesquisadores da Northeast Normal University na China que desenvolveram os novos filmes. "Como o meio de armazenamento é ambientalmente estável, o dispositivo pode ser usado fora ou mesmo levado para as duras condições de radiação do espaço sideral. "

No jornal Optical Materials Express , os pesquisadores detalham a fabricação dos novos filmes e demonstram a capacidade da tecnologia de ser usada para um sistema de armazenamento holográfico ambientalmente estável. Os filmes não apenas armazenam grandes quantidades de dados, mas esses dados também podem ser recuperados em velocidades de até 1 GB por segundo, que é cerca de vinte vezes a velocidade de leitura da memória flash de hoje.

Armazenando mais dados em menos espaço

Os novos filmes são projetados para armazenamento de dados holográficos, uma técnica que usa lasers para criar e ler uma recriação holográfica 3D de dados em um material. Porque ele pode gravar e ler milhões de bits de uma vez, o armazenamento de dados holográficos é muito mais rápido do que as abordagens ópticas e magnéticas normalmente usadas para armazenamento de dados hoje, que registram e lêem bits individuais um de cada vez. As abordagens holográficas também são inerentemente de alta densidade porque registram informações em todo o volume 3-D do material, não apenas na superfície, e pode gravar várias imagens na mesma área usando luz em diferentes ângulos ou consistindo em cores diferentes.

Recentemente, pesquisadores têm experimentado o uso de nanocompósitos semicondutores de metal como meio de armazenamento de hologramas em nanoescala com alta resolução espacial. Filmes porosos feitos de titânio semicondutor e nanopartículas de prata são promissores para esta aplicação porque mudam de cor quando expostos a vários comprimentos de onda, ou cores, de luz laser e porque um conjunto de imagens 3-D pode ser gravado na área de foco do feixe de laser usando uma única etapa. Embora os filmes possam ser usados ​​para armazenamento de dados holográficos de comprimentos de onda múltiplos, foi demonstrado que a exposição à luz ultravioleta apaga os dados, tornando os filmes instáveis ​​para armazenamento de informações de longo prazo.

A gravação de uma imagem holográfica em filmes de titânia-prata envolve o uso de um laser para converter as partículas de prata em cátions de prata, que têm uma carga positiva devido aos elétrons extras. "Percebemos que a luz ultravioleta pode apagar os dados porque faz com que os elétrons sejam transferidos do filme semicondutor para as nanopartículas de metal, induzindo a mesma foto transformação do laser, "disse Fu." A introdução de moléculas aceitadoras de elétrons no sistema faz com que alguns dos elétrons fluam do semicondutor para essas moléculas, enfraquecendo a capacidade da luz ultravioleta de apagar os dados e criando um meio de armazenamento de dados de alta densidade ambientalmente estável. "

Mudando o fluxo de elétrons

Para os novos filmes, os pesquisadores usaram moléculas aceitadoras de elétrons que mediam apenas 1 a 2 nanômetros para interromper o fluxo de elétrons do semicondutor para as nanopartículas de metal. Eles fabricaram filmes semicondutores com uma estrutura nanopore em favo de mel que permitiu as nanopartículas, moléculas aceitadoras de elétrons e o semicondutor fazem interface um com o outro. O tamanho ultrapequeno das moléculas aceitadoras de elétrons permitiu que elas se fixassem dentro dos poros sem afetar a estrutura dos poros. Os filmes finais tinham apenas 620 nanômetros de espessura.

Os pesquisadores testaram seus novos filmes e descobriram que hologramas podem ser gravados neles com eficiência e alta estabilidade, mesmo na presença de luz ultravioleta. Os pesquisadores também demonstraram que o uso de aceitadores de elétrons para alterar o fluxo de elétrons formou vários caminhos de transferência de elétrons, fazendo com que o material responda mais rápido à luz do laser e acelerando bastante a velocidade de gravação de dados.

"Partículas feitas de metais nobres, como prata, são normalmente vistas como uma mídia de resposta lenta para armazenamento óptico, "disse Fu." Nós mostramos que o uso de um novo fluxo de transporte de elétrons melhora a velocidade de resposta óptica das partículas, enquanto ainda mantém as outras vantagens da partícula para o armazenamento de informações. "

Os pesquisadores planejam testar a estabilidade ambiental dos novos filmes realizando testes externos. Eles também apontam que a aplicação dos filmes na vida real exigiria o desenvolvimento de técnicas e métodos de reconstrução de imagens 3D de alta eficiência para apresentação de cores para exibição ou leitura dos dados armazenados.