Selon les estimations actuelles, des dizaines de zettaoctets d'informations seront stockées électroniquement d'ici 2020, qui s'appuiera sur des principes physiques qui facilitent l'utilisation d'atomes ou de molécules uniques comme cellules mémoire de base. Cela peut être fait à l'aide de lasers. Cependant, les méthodes existantes de stockage optique sont limitées à la limite de diffraction (~500 nm), la densité d'enregistrement respective est donc d'environ 1 Go par décimètre carré.

La limitation peut être contournée par l'utilisation de lasers hautement localisés qui peuvent manipuler l'orientation spatiale de molécules individuelles. La capacité de stockage attendue dans ce cas est jusqu'à 1 Pb/dm2, ce qui équivaut approximativement à 1 million de DVD standard. La régulation du rayonnement au-delà de la limite de diffraction à l'aide de nanoantennes optiques et de nanorésonateurs est à la base de trois domaines de recherche actuels :la plasmonique réfractaire, photovoltaïque organique, et mémoire optique en champ proche. Tous sont en cours de développement au Nano Optics Lab de KFU dirigé par le professeur agrégé Sergey Kharintsev.

Grâce à la localisation par subdiffraction et à l'amélioration du champ de la lumière, les technologies de détection de molécules uniques émergent rapidement. L'équipe du Dr Kharintsev a utilisé cette approche pour l'enregistrement optique en champ proche. Leurs recherches ont paru dans Nanoéchelle en novembre 2016. Les auteurs ont proposé un nouveau principe de stockage optique basé sur l'effet de diffusion Raman amélioré par la pointe.

La localisation de la lumière laser est assurée par une nano-antenne optique qui est éclairée par un faisceau laser focalisé à polarisation radiale et azimutale. Cette approche est basée sur l'anisotropie optique de films polymères à colorant azoïque, comme indiqué dans ACS Photonique . Les colorants azoïques sont orientés perpendiculairement à la direction de polarisation sous lumière polarisée. Cela s'est avéré être une réalisation délicate car la polarisation en champ proche dépend de la géométrie et du matériau de l'antenne optique.

La commutation entre la polarisation radiale et azimutale permet l'enregistrement d'informations optiques dans la bande d'absorption du colorant azoïque et la lecture au-delà de cette bande. La vitesse de commutation dépend de la mobilité locale des colorants dans un environnement vitreux - un paramètre dépendant de manière critique de l'épaisseur du film polymère. L'équipe prévoit de créer un prototype de mémoire optique organique en champ proche d'une densité allant jusqu'à 1 Pb/dm2. Les progrès de la technologie de sous-diffraction seront liés aux faisceaux laser avec une impulsion orbitale - de telles recherches pourraient éventuellement augmenter la densité de stockage.

Les disques optiques d'une capacité pétabit modifieront l'efficacité et la productivité des services cloud et des centres de données et perturberont le marché mondial du stockage. Le développement d'un tel stockage est lié à l'indépendance énergétique, technologies de mémoire à grande vitesse qui visent à unir les avantages de la mémoire vive et de la mémoire d'archive. Types de mémoire alternatifs, comme la mémoire quantique, mémoire de couple de transfert de spin, memristors, et mémoire ferroélectrique, sont tous encore loin d'une utilisation pratique.