L'Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai (SIPM) réalise une percée dans la recherche sur le stockage optique 3D à très grande capacité et à super-résolution

Récemment, l'Institut des machines optiques de précision de Shanghai (SIPM) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en coopération avec l'Institut de technologie de Shanghai (SIT) et d'autres instituts de recherche, a réalisé une percée dans le domaine de la super-résolution à très grande capacité. recherche sur le stockage optique tridimensionnel. L'équipe de recherche a utilisé la première technologie internationale de stockage optique à super-résolution de luminescence induite par agrégation régulée à double faisceau, pour la première fois dans l'écriture et la lecture d'informations de la percée expérimentale dans la limite de diffraction de la limite, la réalisation de la taille du point de 54 nm, espacement de 70 nm de la super-résolution du stockage de données, et réalisé un enregistrement multicouche 100-, la capacité équivalente d'un seul disque jusqu'au niveau de Pb, la percée de la Chine dans le domaine de l'information stockage des technologies de base clés et parvenir au développement durable de l'économie numérique, l'équipe de recherche a progressé dans la recherche de stockage optique tridimensionnel ultra-résolution de très grande capacité. Il est d'une grande importance pour la Chine de percer les technologies de base clés dans le domaine du stockage de l'information et de réaliser le développement durable de l'économie numérique. Les résultats de la recherche ont été publiés le 22 février 2024 dans la revue Nature. Le premier auteur de l'article est le Dr Hao Ruan de l'Institut des machines optiques de Shanghai (SIOM), et les auteurs correspondants sont l'académicien Min Gu, directeur de l'Institut de recherche sur les puces photoniques de l'Institut de technologie de Shanghai (SIT), et le professeur Jing Wen. de l'Institut de technologie de Shanghai (SIT). Le Dr Zhao Miao, chercheur postdoctoral au SIPM, et le professeur Wen Jing de l'Institut de technologie de Shanghai (SIT) sont les premiers auteurs conjoints de l'article.
La technologie de stockage optique présente les avantages uniques d'être écologique, économe en énergie, sûre et fiable, avec une durée de vie de 50-100 ans, ce qui est très approprié pour le stockage à long terme et à faible coût de données massives. Cependant, en raison de la limite de diffraction, la capacité maximale des disques optiques commerciaux traditionnels n'est que de l'ordre d'une centaine de gigaoctets (Go). À l'ère du Big Data avec une quantité croissante d'informations, dépasser la limite de diffraction, réduire la taille du point d'information et augmenter la capacité de stockage d'un seul disque ont longtemps été la poursuite incessante du domaine du stockage optique.
En 1994, le scientifique allemand Prof. Stefan W. Hell a proposé la technologie de microscopie à perte de rayonnement excité, qui a prouvé pour la première fois que la limite de diffraction optique peut être dépassée, et a remporté le prix Nobel de chimie en 2014. Après plus de 20 ans d'études développement, des résultats de super-résolution optique ont été obtenus dans un certain nombre de domaines tels que la micro-imagerie, l'écriture nano-directe au laser, etc., et l'écriture d'informations en super-résolution a été résolue. Cependant, les colorants traditionnels sont très sensibles aux éclats de fluorescence à l'état agrégé, ce qui entraîne une perte d'informations. Il existe également la difficulté d'être annihilés par le bruit de fond à l'échelle nanométrique, ce qui entraîne la difficulté de lire le résultat super-résolu. informations, et repose généralement sur la lecture au microscope électronique, ce qui limite l'application de la technologie de super-résolution dans le domaine du stockage optique. Par conséquent, le développement de la réalisation synchrone de l'écriture super-résolution, de la lecture super-résolution, du stockage tridimensionnel et des supports longue durée dure plus de 10 ans dans le domaine des problèmes de recherche sur le stockage optique à résoudre.
Dans les années 1980, l'académicien Gan Fuxi de l'Institut des machines optiques de Shanghai a été pionnier dans la recherche sur la technologie chinoise de stockage sur disque optique numérique, l'équipe de recherche s'est penchée sur le domaine du stockage optique. S'appuyant sur une riche base de recherche et des solutions technologiques innovantes, basées sur la technologie de super-résolution à double faisceau et les supports de stockage à luminescence induite par l'agrégation, l'écriture et la lecture de l'information ont dépassé la limite de diffraction de la limite, la réalisation de la taille du point de 54 nm, l'espacement des routes d'un stockage de données super-résolution de 70 nm, et a complété un enregistrement multicouche 100-couche, la capacité équivalente d'un seul disque est d'environ 1,6 Pb. Après des tests accélérés de vieillissement de la durée de vie du disque optique de plus de 40 ans, des lectures répétées accélérées supérieures à 40 ans, le contraste de fluorescence de lecture répétée accélérée est toujours aussi élevé que 20,5:1. C'est la première fois au monde que l'on réalise le niveau Pb de stockage optique de très grande capacité, l'évaluation élevée du critique : « Il s'agit d'une innovation révolutionnaire de la technologie de stockage optique de niveau Pb... » « Par rapport à d'autres technologies existantes. , cette technologie offre la densité de surface de stockage optique la plus élevée en termes de performances...""Les résultats de la recherche pourraient conduire à une percée dans le stockage des données d'archives des centres de données, résolvant les défis technologiques de stockage liés à la grande capacité et aux économies d'énergie...".
Tout, de la microscopie optique à la technologie de stockage optique, est limité par la limite de diffraction optique. Parmi les 125 problèmes scientifiques les plus pointus au monde publiés par Science en 2021, le dépassement de la limite de diffraction est encore plus élevé dans le domaine de la physique. Le développement réussi de ce disque optique de super-résolution résout ce problème physique dans l'écriture et la lecture de l'information, ce qui aide la Chine à percer les technologies de base clés dans le domaine du stockage et jouera un rôle majeur dans l'économie numérique du Big Data pour répondre aux besoins majeurs dans le domaine de l’industrie de l’information.
À l'avenir, l'équipe de recherche accélérera l'innovation originale et la recherche technologique clé, favorisera l'intégration et l'industrialisation du stockage optique de très grande capacité et étendra ses applications croisées dans le domaine de la micro-imagerie optique, de l'affichage optique, de l'optique. traitement de l’information, pour produire de plus en plus d’excellents résultats innovants.
Les travaux de recherche ont été soutenus par les grands projets de la Commission scientifique et technologique de Shanghai et par le programme national clé de R&D.

Figure 1 Diagramme schématique de la préparation du disque optique de qualité Pb et du mode lecture/écriture

Figure 2 : Résultats de l'enregistrement des informations en super-résolution

Figure 3 100-résultats de la récupération de l'enregistrement de couche et du décodage du code binaire

Figure 4 Photo physique du disque optique