De grenzen van opslag worden weer verlegd dankzij onderzoekswerk op nanoniveau. Wetenschappers en ook bedrijven werken al jaren aan opslagkristallen. Nu is het schrijf- en leesproces met femtolasers verfijnd voor 360TB aan data op een enkel glazen schijfje.
De recent gemelde doorbraak van onderzoekers aan de universiteit van Southampton leek op een nieuwsecho van enkele jaren terug. Een nieuw formaat opslag waarmee 360 terabyte (TB) valt te bewaren op een klein, glazen schijfje van zo’n 2,5 centimeter waarin de data ‘vijfdimensionaal’ is opgeslagen. De wetenschappers die hieraan werken omschrijven het als een echte versie van de geheugenkristallen in de oude Superman-films. Jawel, dat was het nieuws uit juli 2013.
De 300 Kb voorbij
Wat er anno februari 2016 nieuw is, is het feit dat de kleinschalige opslaghandeling van toen het experimentele stadium voorbij is. De technologie om met femtoseconde lasers (femtolasers) data op te slaan in een kristallen structuur op nanoschaal heeft in 2013 een tekstbestand van slechts 300 kilobit weggeschreven. Nu is het proces voor het schrijven en weer lezen van de data doorontwikkeld en valt er veel meer op te slaan in glas.
De technologie is nu ingezet om belangrijke documenten uit de menselijke geschiedenis op te slaan in een digitale vorm die eeuwenlang mee kan gaan. Volgens de onderzoekers kan het opslagmedium op kamertemperatuur wel miljarden jaren overleven. Op 190 graden Celsius moet een levensduur van 13,8 miljard jaar haalbaar zijn, claimen de wetenschappers. Daarnaast kan hun opslagkristal ook temperatuurpieken tot wel 1000 graden Celsius aan.
3D plus grootte en richting
De opgeslagen documenten omvatten de Universele Verklaring van de Rechten van de Mens, het boek Opticks van sir Isaac Newton, het handvest over vrijheden en rechtspraak de Magna Carta, en de King James-vertaling van de bijbel. Deze belangrijke werken zijn opgeslagen in het vijfdimensionale opslagformaat en het glazen opslagmedium is gepresenteerd aan de Unesco (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization).
Het vijfdimensionale aan dit toekomstbestendige opslag zit ‘m in de manier waarop data wordt weggeschreven in de nanostructuren. Naast de driedimensionale positie in het glas spelen ook de omvang en oriëntatie van de laser-inprenting een rol. De aanpassingen die de femtolaser maakt in de kristallen structuur bepalen de polarisatie van invallend licht waardoor de data weer uitgelezen kan worden. Hiervoor doet een optische polarisatiemicroscoop dan dienst. De extreem korte en intense lichtpulsen schrijven data weg in drie lagen van nanostippen die vijf micrometer uit elkaar liggen. Daarmee is nu de in 2013 al voorgespiegelde capaciteit van 360 TB per glazen schijfje opgeslagen.
Eindhoven
Tot op heden is relatief onderbelicht gebleven dat deze optische opslagtechnologie niet puur en alleen op het conto van de universiteit van Southampton komt. Het team daar werkt namelijk samen met collega’s aan de Technische Universiteit Eindhoven. Dit is gedaan in het kader van het EU-project Femtoprint om femtolasers te ontwikkelen voor het in glas ‘printen’ van microsystemen met nanostructuren. Dit in 2013 afgesloten EU-project heeft al een spin-off bedrijf opgeleverd.
De onderzoekers hebben de doorontwikkeling van hun opslagdoorbraak uit 2013 eerder deze maand gepresenteerd op de photonics-conferentie van Spie, de internationale gemeenschap voor optische ontwikkeling. Naast dit onderzoekswerk is glas bij meer partijen in beeld voor opslag. Zo heeft de Japanse tech-gigant Hitachi in 2012 al wereldkundig gemaakt dat het eeuwig houdbare data-opslag in glas had ontwikkeld. Het toen onthulde prototype was een kristallen scherf die bestaat uit vier lagen glas waarbij elke laag stippen bevat voor de data-opslag.
Lang in de maak
Hitachi stelde in 2012 dat het wellicht mogelijk was om deze optische opslag tegen 2015 op de markt te brengen. Dat is er niet grootschalig van gekomen. Eind 2014 hebben Hitachi-onderzoekers deze opslagvorm naar honderd glaslagen weten te krijgen. Anno nu zijn de Southampton-onderzoekers nog op zoek naar steun om hun technologie door te ontwikkelen en tot een commercieel product te maken. De ontwikkeling van glas als opslagmedium is een langlopend, wetenschappelijk proces.
Een glazen 5D-schijfje wordt hier beschreven met miniscule bewegingen van de femtolaser.
