Věčná optická paměť v nanostrukturovaném skle  
Pětirozměrný zápis dat femtosekundovým laserem do křemenného skla, to by záviděl i Superman. Ujme se nová technologie pamětí na věčné časy?


 

Zvětšit obrázek
5D optická paměť. Kredit: ORC, University of Southampton.


Artefakty a stavby naší civilizace působí bytelným dojmem, ve skutečnosti jsou ale velice pomíjivé. Jak bude asi vypadat dejme tomu Praha za 10 tisíc let? A jak za milión let? Je nesmírně lákavé to vidět, ale nejspíš by to bylo velice smutné, přinejmenším z pohledu těch, kdo máme naše hlavní město rádi. Naše planeta je prostě divoká a velice proměnlivá, s tím se nedá nic dělat. Zároveň se ale už dnes objevují technologie, které slibují uchovat informace na převelice dlouhou dobu, prakticky na věčnost.

 

Jingyu Zhang. Kredit: ORC, University of Southampton.

S jednou takovou technologií přichází Jingyu Zhang z Optoelektronického výzkumného centra (ORC) Univerzity v Southamptonu, který s kolegy poprvé úspěšně demonstroval zápis dat femtosekundovým laserem do nanostrukturovaného skla v pětirozměrném uspořádání a jejich opětovné přečtení. Kdosi měl šťastný nápad přirovnat tuhle technologii k Supermanovým paměťovým krystalům a v Southamptonu mohou slavit mediální supernovu. Publikované parametry této paměti jsou přitom vskutku impozantní. Na jeden disk by se vešlo 360 TB dat, jejichž záznam by byl v pohodě až do teploty 1000 stupňů Celsia a za přívětivějších teplot by vydržel prakticky věčně.

 

 

Zvětšit obrázek
Optoelectronics Research Centre. Kredit: Ash Bennette.

Začátky jsou pochopitelně zatím jen skromné. Zhangovi a spol. se povedlo nesmírně rychlým a intenzivním laserem zapsat a přečíst text o velikosti 300 kb. Data jsou přitom zapsána v nanostruktuře teček, uspořádaných ve třech vrstvách a navzájem oddělených pouhými 5 mikrometry. Badatelé použili křemenné sklo, čili úplně čistý amorfní oxid křemičitý. Tento pozoruhodný materiál bývá v podobných případech oblíbený. Použitému kódování dat se přezdívá pětirozměrné, protože zahrnuje trojrozměrné souřadnice laserem vypalovaných struktur a také jejich velikost a orientaci. Vytvořené nanostruktury mění polarizaci procházejícího světla a data pak přečte mikroskop v kombinaci s polarizátorem.

 

Zvětšit obrázek
Cosplayový Superman se chlubí paměťovými krystaly. Kredit: Lola Gainsborough.

Zhang a spol. dle vlastních slov vyvíjejí velmi stabilní, bezpečné a zároveň přenosné paměťové médium, které by mohlo být velmi zajímavé pro instituce či společnosti s velkými archívy. V dnešní době je nezbytné takové archívy zálohovat jednou za 5 až 10 let, protože životnost dat v soudobých pamětích je bohužel jen velmi omezená. A to je pochopitelně hodně otravné. Pokud by si někdo chtěl vytvořit monumentální archív navěky, pak má s touhle technologií podle všeho příležitost. Zhangův tým prezentoval své výsledky na nedávné výroční konferenci fotonických technologií Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO: 2013) v kalifornském San José, takže už zbývá jen vše uvést do praxe a můžeme sepisovat vzkazy pro věčnost. Za pár milionů let jistě někoho upřímně pobaví.

 

Literatura

University of Southampton News 9.7. 2013, Wikipedia (Fused quartz).


 

Datum: 16.07.2013 18:02
Tisk článku

Kosmická paměť - Král Miroslav
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 265 Kč
Kosmická paměť
Král Miroslav

Diskuze:

Honza Dobrák,2013-07-19 21:21:57

Ano, máte pravdu. Jak jsem říkal kategorie pevná látka-kapalina nejsou jasně vymezeny. Jde o to, jak silně jsou vázány molekuly k sobě. Žádná pevná látka není dokonale pevná a žádná kapalina není dokonale kapalná za všech okolností.

Chtěl jsem jen upozornit na to, že sklo skutečně není podchlazená kapalina a je bezpochyby "pevnější" než některé jiné "pevné látky". A ten mýtus o tekutosti skla ve vitrážích je skutečně mýtus :)

Odpovědět

tekutost skla - mereni

Zarathushtra Spitama,2013-07-18 00:59:04

vysledky praktickeho mereni viskozity (ciste sklo pri pokojove teplote) byly zverejneny napr. v "Viscous Behavior of Fused Silica at Room Temperature"
http://www.osa-opn.org/Content/ViewFile.aspx?id=13039

Odpovědět

Honza Dobrák,2013-07-17 22:23:36

Pokud jsou pevné látky, které jsou za pokojové teploty viskóznější než sklo, pak musíte uznat, že sklo je pevná látka. Já mám za to, že viskozita olova je 10^11 P a viskozita skla se odhaduje až na 10^20 P.

Myslím, že ani desetitisíce let by nestačily, pokud byste měl k dispozici pouze vlastní zrak potřeboval byste alespoň geologické období, spíše ale nějaký zlomek stáří vesmíru.

Z hlediska termodynamiky není sklo ani podchlazená kapalina, protože má fázový přechod druhého řádu. Není to krystal ale nějaká metastabilní fáze (prostě sklo).

Z praktického hlediska je to pevná látka jako prase.

Odpovědět


Vojtěch Kocián,2013-07-18 08:05:32

Pod dostatečnou zátěží (i když zdaleka nepřesahující mez pružnosti) "tečou" i jiné pevné látky. Pamatuji třeba temelínskoou turbínu. Byla namontovaná brzy, pak se dlouho rozhodovalo o dostavbě a turbína mezitím stála. Když ji pak rozběhli, zjistili, že vibruje, protože se za ta léta pořád ve stejné poloze prověsila. A její osa je z pořádného kusu kvalitní oceli. Měřitelné to tedy bylo celkem snadno, i když samozřejmě na to má velký vliv i stárnutí materiálu. Dal by se tedy realizovat obdobný pokus se skleněnou tyčinkou. Třeba by to vyneslo Ig Nobel price jako u pokusu s odkapáváním asfaltu :-)

Odpovědět


Turbína - Temelín - vibrace

Ctibor Jablonický,2013-07-19 09:00:34

Turbína nestála. Byla na ni dokonce v 1996 přivedena pára a ověřovala se její rotační část (bez připojeného alternátoru). Problém s vibracemi celého zařízení je především způsobený tím, že se jedná o prototyp, který nebylo možno nikde vyzkoušet a "odladit". Prověšení osy turbíny má svoje opodstatnění související s tepelnou roztažností materiálu a odstředivostí. 80% nežádoucích vibrací bylo způsobeno přepouštěcími ventily parovodu - tedy nerotační částí. :-)
Na světě neexistuje parní elektrárna, kde by se "neladila" turbína. :-)

Odpovědět

Tekutost skla

Josef Šoltes,2013-07-17 18:24:13

Tekutost skla není mýtus. Opravdu je tekuté. Nicméně tento jev nelze nikde pozorovat (a to ani standardní měřicí), a to ani na sklech katedrál starých stovky let (pokud taková existují), protože probíhá velmi pomalu, údajně by to bylo pozorovatelné na velkých plochách po několika tisících (desetitisících) letech. Předpokládám, že u malého kousku skla to pozorovatelné ani měřitelné nebude.

Odpovědět


Josef Šoltes,2013-07-17 18:25:16

Více k tomu třeba zde: http://fykos.cz/rocnik16/reseni/reseni6-3.pdf

Odpovědět

Čtecí zařízení

Marek Černocký,2013-07-17 12:05:01

Trvanlivost média a záznamu je jedna věc. Už teď si lze koupit například DVD Tresor ( http://www.datatresordisc.eu/produkty/datatresordisc.html ), které vydrží několik set let. Spíš je problém, jestli za sto let budete mít funkční DVD mechaniku. Třeba taková 8" disketa může být klidně ještě čitelná, ale zkuste si sehnat 8" disketovou mechaniku připojitelnou k dnešnímu PC :-)

Odpovědět


Ad čtecí zařízení

Vojtěch Kocián,2013-07-18 07:47:18

Vyrobit znova mechaniku pro osmipalcové diskety není problém. Pokud by se na nějaké nacházela data, kvůli kterým by se to vyplatilo. Specifikace jsou k dipozici.

Stejně tak půjde vyrobit čtecí zařízení pro tento "paměťový krystal". Technicky by měl stačit obyčejný optický mikroskop (pokud jsou tečky 5 mikrometrů od sebe), jen by se to četlo pomalu. Otázkou by pak bylo kódování, které nemusí být snadno zvládnutelné, ale není velký problém obětovat jednu vrstvu toho skla a vypálit do něj návod v běžném jazyce nebo jako obrázek. Z toho důvodu je sklo mnohem vhodnější než magnetická nebo elektronická média - stačí se na něj podívat dostatečně zblízka, pochopit kódování a můžete číst.

Odpovědět

Amorfní SiO2

Zdeněk Jindra,2013-07-16 18:46:55

Měl jsem za to, že sklo má jednak určitou viskozitu (pomalu teče) a za druhé v něm probíhá krystalizace. Je ale možné, že bez obvyklých přísad skla se to nestane. Najde se tu nějaký fyzik-sklář?

Odpovědět


Honza Dobrák,2013-07-16 20:40:56

Odborník na sklo nejsem, ale tekutost skla je známý mýtus, který šířil i náš profesor na úvodu do fyziky pevných látek. Tekutosti bych se tedy nebál.

O krystalizaci skla toho moc nevím, ale o krystalizaci obecně lze říct, že k ní dochází kolem nehomogenit, kde vznikají krystalizační "jádra". "Čisté" sklo by tento problém mít nemělo.

Ke krystalizaci vůbec dochází, protože atomy látky se snaží minimalizovat svoji energii, čehož dosáhnou uspořádáním do nějaké pravidelné struktury. Atomy ale musí mít dost energie na to, aby se mohly přeskupit, proto musíte látku zahřát nad určitou teplotu. Sklo právě vzniká tím, že zahřátou látku zchladíte tak rychle, že nestihne vykrystalizovat. Předpokládám, že v nějakém skladu nebude teplota tak kolísat, aby mohlo sklo krystalizovat.

To je ale jen můj dojem. Osobně bych se nestresoval tím, jestli nějaké médium vydrží "jen" 500 let nebo 5000 let. Vsadím se, že za 50 let vymyslíme zase jiné médium, které vydrží ~50000 let a zase všechno převedeme.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace