新一代超大容量五维光盘存储技术问世

传统的DVD和CD以二维方式将数据存储在其表面，而全息光盘则是以三维方式存储数据。现在，研究人员首次宣称研制出一种五维光学材料，能在多个维度存储数据，并对激光的不同波长和偏振作出响应。该种新型光学响应材料可使现今DVD大小的光盘的存储容量提高4个数量级，超过2000倍，一张光盘上将能存储两三百部高清电影。预计将在医疗、金融、军事、安全编码和银行等需要数据加密的领域获得广泛应用。此项成果发表于5月21日《自然》杂志。
　　该种材料是由澳大利亚斯温伯恩科技大学微光电中心主任顾民（音译）等人开发的，由悬浮在玻璃基板上透明塑料板内的金纳米棒层组成，在材料的同一区域内多种数据图案可在互不干扰的情况下被读取和刻写。
　　新增加的两维指利用光的波长的“色维”和利用光的偏振的“偏振维”。增加的这两维是导致光盘存储容量大幅增加的关键。利用光的偏振特点可使光盘录制多层不同角度的信息，而且各层信息之间不会产生干扰。澳大利亚研究人员已经能够利用3种波长和两种偏振光，在同一区域刻写6种不同的图案，通过将数据写入多达10个纳米棒层的堆栈，研究人员已将每立方厘米的数据存储密度提高到1.1万亿字节，记录速度高达每秒1吉字节。
　　顾民称，该技术允许每个字节数据以一个激光脉冲来记录。写入激光可熔化并重塑这些不到100纳米长的金纳米粒子。这些变化会影响到纳米棒与来自激光成像系统的激光之间的相互作用，允许数据被读取。
　　通过控制金纳米粒子的尺寸，研究人员对这些粒子进行定制以对不同波长的激光作出响应。当发出一个绿光激光束脉冲时，一些纳米棒就会发生变化，同时非常接近的但大小又不同的纳米棒却不会受到影响。在塑料中随机散射的纳米棒作出的响应则取决于入射光的传输角度。当光极化和纳米棒的长轴方向一致时，纳米棒对光的吸收要比光从其他角度入射时更为强烈。图案虽然不能被删除和重写，但能保持在超时稳定状态。
　　以往此类多路光存储系统依赖于光响应聚合物。这些材料的吸收光谱非常宽，这使得难以用多种颜色的光来实现高密度的数据记录。而金纳米棒和量子点（顾民正在研究的用于五维可重写存储的另一种纳米材料）的优势在于它们窄得多的光带宽。
　　不过，专家表示此项技术还将面临巨大的工程挑战，要将所有这些变量一次性结合在一起，并将每项变量推至其自然极限并不容易。