p A quantidade total de dados gerados em todo o mundo deve chegar a 175 zetabytes (1 ZB equivale a 1 bilhão de terabytes) até 2025. Se 175 ZB fossem armazenados em discos Blu-ray, a pilha seria 23 vezes a distância até a lua. Há uma necessidade urgente de desenvolver tecnologias de armazenamento que possam acomodar essa enorme quantidade de dados. p A demanda para armazenar volumes cada vez maiores de informações resultou na ampla implementação de data centers para Big Data. Esses centros consomem grandes quantidades de energia (cerca de 3% do fornecimento global de eletricidade) e dependem de unidades de disco rígido baseadas em magnetização com capacidade de armazenamento limitada (até 2 TB por disco) e vida útil (três a cinco anos). O armazenamento óptico de dados com laser é uma alternativa promissora e econômica para atender a essa demanda sem precedentes. Contudo, a natureza difrativa da luz limitou o tamanho para o qual os bits podem ser escalados, e como resultado, a capacidade de armazenamento dos discos ópticos.

p Pesquisadores da USST, RMIT e NUS agora superaram essa limitação usando nanopartículas de conversão ascendente dopadas com lantanídeos ricas em terra e flocos de óxido de grafeno. Esta plataforma de material exclusiva permite bits de informação em nanoescala de gravação óptica de baixa potência.

p Uma densidade de dados muito melhorada pode ser alcançada para uma capacidade de armazenamento estimada de 700 TB em um disco óptico de 12 cm, comparável a uma capacidade de armazenamento de 28, 000 discos Blu-ray. Além disso, a tecnologia usa lasers baratos de onda contínua, reduzindo os custos operacionais em comparação com as técnicas tradicionais de escrita óptica usando lasers pulsados ​​caros e volumosos.

p Essa tecnologia também oferece o potencial para litografia óptica de nanoestruturas em chips baseados em carbono em desenvolvimento para dispositivos nanofotônicos de próxima geração.

p O impacto

p O armazenamento óptico de dados avançou notavelmente nas últimas décadas, mas a capacidade de armazenamento do disco óptico ainda é limitada a alguns terabytes.

p A nova tecnologia de gravação óptica de sub-difração pode produzir um disco óptico com a maior capacidade de armazenamento de todos os dispositivos ópticos disponíveis. Embora sejam necessários avanços para otimizar a tecnologia, os resultados abrem novos caminhos para enfrentar o desafio global do armazenamento de dados. A tecnologia é adequada para a produção em massa de discos ópticos e pode oferecer uma solução mais barata e sustentável para a próxima geração de armazenamento de dados ópticos de alta capacidade e nanofabricação com eficiência energética de eletrônicos flexíveis baseados em grafeno.

p Como funciona

p A tecnologia usa um novo material nanocompósito que combina flocos de óxido de grafeno com nanopartículas de conversão ascendente.

p O óxido de grafeno pode ser visto como uma única camada de grafite com diferentes grupos de oxigênio. Reduzir o óxido de grafeno eliminando esses grupos de oxigênio produz um material chamado óxido de grafeno reduzido, que tem propriedades semelhantes ao grafeno.

p Os bits de informação de sub-difração foram escritos no nanocompósito usando nanopartículas de conversão ascendente para reduzir o óxido de grafeno localmente mediante iluminação projetada. A redução do óxido de grafeno foi induzida por quanta de alta energia gerados nas nanopartículas de upconversion excitadas por meio de um processo de transferência de energia de ressonância.

p Os pesquisadores escolheram nanopartículas de conversão ascendente porque permitem uma escrita óptica de sub-difração eficiente usando baixa intensidade de feixe de laser, resultando em baixo consumo de energia e longa vida útil dos dispositivos ópticos.