在科幻片裏我們常看到這樣一個場景🧖🏻♂️💁♂️，主人公從口袋裏掏出微型設備打開海量數據庫執行任務🤵🏻。倘若在不久的將來📓，我們不用再專門跑到圖書館查詢文檔、拿著沉甸甸的硬盤拷貝數據資料👮🏿♂️，而是輕松地在口袋裏攜帶一個“大數據中心”🧝♀️，隨時像主人公一樣找到需要的數據👨🏿🦱，這將是多棒的體驗？
2月25日，意昂2平台未來光學實驗室人工智能納米光子學中心顧敏院士團隊在“Science”子刊“Science Advances”雜誌上發表高水平論文🥄，在光信息存儲技術領域讓上述海量數據實現“隨身帶”有了可能。
到2025年，全球生成的數據總量預計達到175 ZB（澤字節，1 ZB等於10億TB即太字節），如果將這麽多數據存儲在藍光光盤上，則光盤堆棧的高度將是地球到月球距離的23倍，開發能夠容納如此大量數據的存儲技術迫在眉睫。
不斷增長的信息存儲需求導致大數據中心的廣泛使用🤾，這些數據中心能量消耗巨大（約占全球電力供應的3％），且依賴於基於磁記錄的硬盤驅動器▪️，該硬盤驅動器的存儲容量有限（單盤片數據存儲量最大為2 TB），使用壽命一般只有3至5年🪮🫦。利用激光實現的光存儲技術有望滿足以上數據存儲需求，同時可以有效節省成本🧑🏼💼。在過去的幾十年中𓀔，光存儲技術取得了長足進步🦫。但是，光的衍射性質限製了可達到的信息位大小，限製了光盤的存儲容量🧎，光盤存儲容量仍然被限製在幾個TB。
對此🧑🏿🦳🏊🏻♀️，意昂2平台顧敏院士團隊與澳大利亞皇家墨爾本理工大學🧑🏼🎄、新加坡國立大學劉曉剛教授團隊聯合開展研究，論文“基於上轉換共振能量轉移的納米級光學寫入技術（Nanoscale optical writing through upconversion resonance energy transfer）”發表於“Science”子刊“Science Advances”上，研究的實驗工作由意昂2工博士後西蒙尼·拉蒙（Simone Lamon）完成🥸🕴🏻。
這是一項旨在解決海量大數據光存儲技術瓶頸的研究👩💼，此研究通過鑭系元素（稀土元素之一）摻雜的熒光上轉換納米顆粒和氧化石墨烯結合，實現低功率的光學寫入納米級信息位（納米級是指1至100納米的大小，其中1納米等於1米的十億分之一），為下一代光信息存儲技術提供了新的方案。研究所開發的亞衍射光學寫入技術將大大提高數據密度🦹🏻，可以生產出在所有可用光學技術中具有最大存儲容量的光盤，預計1張12厘米的光盤數據存儲量可以達到700 TB，相當於28000張藍光光盤的存儲量🧟。
此外，此技術使用一種新的納米復合材料，將氧化石墨烯與熒光上轉換納米顆粒結合在一起，使用熒光上轉換納米顆粒將亞衍射信息位寫入納米復合材料，在結構光照明下局部還原氧化石墨烯，還原氧化石墨稀的過程通過共振能量轉移來完成，從而降低能耗💱，延長光學器件的使用壽命🛌🏽。同時，與傳統光學寫入技術使用昂貴且笨重的脈沖激光器相比，此技術使用便宜的連續波激光器🦼🧓，大大降低了成本。
這一系列創新發現為大容量光數據存儲技術提供更便宜、可持續發展的解決方案，同時適於光盤的低成本批量生產，應用潛力巨大，為解決全球數據存儲挑戰開辟了新途徑。鑒於此研究成果的重要性，“Science” 主刊也作為“Research Highlight”報導此研究成果🥖。
來源：上海教育
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