Comme nous générons de plus en plus de données, le besoin de stockage de données à haute densité qui reste stable dans le temps devient critique. De nouveaux films à base de nanoparticules qui sont plus de 80 fois plus minces qu'un cheveu humain peuvent aider à répondre à ce besoin en fournissant des matériaux qui peuvent archiver de manière holographique plus de 1000 fois plus de données qu'un DVD dans un morceau de film de 10 x 10 centimètres . La nouvelle technologie pourrait un jour permettre de minuscules appareils portables qui capturent et stockent des images 3D d'objets ou de personnes.

"À l'avenir, ces nouveaux films pourraient être intégrés dans une minuscule puce de stockage qui enregistre des informations de couleur 3D qui pourraient ensuite être visualisées sous forme d'hologramme 3D avec des détails réalistes, " dit Shencheng Fu, qui a dirigé les chercheurs de la Northeast Normal University en Chine qui ont développé les nouveaux films. « Parce que le support de stockage est écologiquement stable, l'appareil pourrait être utilisé à l'extérieur ou même amené dans les conditions de rayonnement difficiles de l'espace."

Dans la revue Matériaux optiques Express , les chercheurs détaillent leur fabrication des nouveaux films et démontrent la capacité de la technologie à être utilisée pour un système de stockage holographique respectueux de l'environnement. Les films contiennent non seulement de grandes quantités de données, mais ces données peuvent également être récupérées à des vitesses allant jusqu'à 1 Go par seconde, qui est environ vingt fois la vitesse de lecture de la mémoire flash d'aujourd'hui.

Stocker plus de données dans moins d'espace

Les nouveaux films sont conçus pour le stockage de données holographiques, une technique qui utilise des lasers pour créer et lire une recréation holographique 3D de données dans un matériau. Parce qu'il peut enregistrer et lire des millions de bits à la fois, le stockage de données holographiques est beaucoup plus rapide que les approches optiques et magnétiques généralement utilisées pour le stockage de données aujourd'hui, qui enregistrent et lisent les bits individuels un par un. Les approches holographiques sont également intrinsèquement à haute densité car elles enregistrent des informations dans tout le volume 3D du matériau, pas seulement en surface, et peut enregistrer plusieurs images dans la même zone en utilisant la lumière sous différents angles ou composée de différentes couleurs.

Récemment, les chercheurs ont expérimenté l'utilisation de nanocomposites métal-semi-conducteur comme support de stockage d'hologrammes à l'échelle nanométrique avec une résolution spatiale élevée. Les films poreux constitués de nanoparticules d'oxyde de titane et d'argent semi-conducteurs sont prometteurs pour cette application car ils changent de couleur lorsqu'ils sont exposés à différentes longueurs d'onde, ou couleurs, de la lumière laser et parce qu'un ensemble d'images 3D peut être enregistré dans la zone focale du faisceau laser en une seule étape. Bien que les films puissent être utilisés pour le stockage de données holographiques à plusieurs longueurs d'onde, il a été démontré que l'exposition à la lumière UV efface les données, rendant les films instables pour le stockage d'informations à long terme.

L'enregistrement d'une image holographique dans des films d'oxyde de titane et d'argent implique l'utilisation d'un laser pour convertir les particules d'argent en cations d'argent, qui ont une charge positive due aux électrons supplémentaires. "Nous avons remarqué que la lumière UV pouvait effacer les données car elle provoquait le transfert d'électrons du film semi-conducteur aux nanoparticules métalliques, induisant la même transformation photo que le laser, " a déclaré Fu. "L'introduction de molécules acceptant les électrons dans le système provoque le flux d'une partie des électrons du semi-conducteur vers ces molécules, affaiblissant la capacité de la lumière UV à effacer les données et créant un support de stockage de données haute densité respectueux de l'environnement."

Modification du flux d'électrons

Pour les nouveaux films, les chercheurs ont utilisé des molécules acceptant les électrons qui mesuraient seulement 1 à 2 nanomètres pour perturber le flux d'électrons du semi-conducteur aux nanoparticules métalliques. Ils ont fabriqué des films semi-conducteurs avec une structure de nanopores en nid d'abeille qui a permis aux nanoparticules, les molécules acceptant les électrons et le semi-conducteur s'interfacent les uns avec les autres. La taille ultra-petite des molécules acceptant les électrons leur a permis de se fixer à l'intérieur des pores sans affecter la structure des pores. Les films finaux n'avaient que 620 nanomètres d'épaisseur.

Les chercheurs ont testé leurs nouveaux films et ont découvert que des hologrammes peuvent y être écrits efficacement et avec une grande stabilité, même en présence de lumière UV. Les chercheurs ont également démontré que l'utilisation des accepteurs d'électrons pour modifier le flux d'électrons formait de multiples chemins de transfert d'électrons, faire en sorte que le matériau réponde plus rapidement à la lumière laser et accélère considérablement la vitesse d'écriture des données.

« Les particules fabriquées à partir de métaux nobles tels que l'argent sont généralement considérées comme un support à réponse lente pour le stockage optique, " a déclaré Fu. "Nous montrons que l'utilisation d'un nouveau flux de transport d'électrons améliore la vitesse de réponse optique des particules tout en conservant les autres avantages de la particule pour le stockage de l'information."

Les chercheurs prévoient de tester la stabilité environnementale des nouveaux films en effectuant des tests en extérieur. Ils soulignent également que l'application réelle des films nécessiterait le développement de techniques de reconstruction d'images 3D à haute efficacité et de méthodes de présentation des couleurs pour afficher ou lire les données stockées.