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La quantité totale de données générées dans le monde devrait atteindre 175 zettaoctets (1 ZB équivaut à 1 milliard de téraoctets) d’ici 2025. Si 175 ZB étaient stockés sur des disques Blu-ray, la pile serait 23 fois plus grande que la distance à la Lune. Il est urgent de mettre au point des technologies de stockage qui puissent accueillir cette énorme quantité de données.

Stockés des bits à l’échelle nanométrique

La demande de stockage d’informations toujours plus importants a conduit à la mise en place généralisée de centres de données pour les Big Data. Ces centres consomment des quantités massives d’énergie (environ 3 % de l’approvisionnement mondial en électricité) et reposent sur des disques durs à magnétisation, dont la capacité de stockage (jusqu’à 2 To par disque) et la durée de vie (trois à cinq ans) sont limitées.
Le stockage optique de données par laser est une alternative prometteuse et rentable. Cependant, la nature diffractive de la lumière a limité la taille à laquelle les bits peuvent être mis à l’échelle et, par conséquent, la capacité de stockage des disques optiques.
Les chercheurs de l’USST, du RMIT et du NUS ont maintenant surmonté cette limitation en utilisant des nanoparticules de conversion ascendante dopées au lanthanide et aux paillettes d’oxyde de graphène. Cette plateforme matérielle unique permet l’écriture optique à faible puissance de bits d’information à l’échelle nanométrique.

700 TB sur un disque optique de 12 cm

Une densité de données nettement améliorée peut être obtenue pour une capacité de stockage estimée à 700 TB sur un disque optique de 12 cm, ce qui est comparable à une capacité de stockage de 28 000 disques Blu-ray. En outre, cette technologie utilise des lasers à ondes continues peu coûteux, ce qui réduit les coûts d’exploitation par rapport aux techniques d’écriture optique traditionnelles utilisant des lasers pulsés coûteux et encombrants.
Cette technologie offre également la possibilité de lithographie optique de nanostructures dans des puces à base de carbone en cours de développement pour la prochaine génération de dispositifs nanophotoniques.
Cette nouvelle technologie d’écriture optique par sous-diffraction peut produire un disque optique ayant la plus grande capacité de stockage de tous les dispositifs optiques disponibles. Si des progrès sont nécessaires pour optimiser cette technologie, ces résultats ouvrent de nouvelles voies pour relever le défi mondial du stockage de données.
Cette technologie est adaptée à la production de masse de disques optiques et pourrait offrir une solution moins coûteuse et plus durable pour la prochaine génération de stockage optique de données à haute capacité et la nanofabrication économe en énergie d’appareils électroniques souples à base de graphène.

Comment fonctionne-t-elle ?

Cette technologie utilise un nouveau matériau nanocomposite qui combine des flocons d’oxyde de graphène avec des nanoparticules de conversion ascendante. L’oxyde de graphène peut être considéré comme une couche unique de graphite avec différents groupes d’oxygène. La réduction de l’oxyde de graphène par l’élimination de ces groupes d’oxygène produit un matériau appelé oxyde de graphène réduit, qui a des propriétés similaires à celles du graphène.
Des bits d’information de sous-diffraction ont été écrits dans le nanocomposite en utilisant des nanoparticules de conversion ascendante pour réduire localement l’oxyde de graphène lors d’un éclairage artificiel. La réduction de l’oxyde de graphène a été induite par des quanta de haute énergie générés dans les nanoparticules de conversion ascendante excitées par un processus de transfert d’énergie de résonance.
Les chercheurs ont choisi les nanoparticules à conversion ascendante parce qu’elles permettent une écriture optique efficace par sous-diffraction en utilisant un faisceau laser de faible intensité, ce qui se traduit par une faible consommation d’énergie et une longue durée de vie des dispositifs optiques.
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Source : University of Shanghai for Science and Technology
Crédit photo : StockPhotoSecrets