“2017中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”候選推薦

 

二十一世紀(jì)是信息爆炸的時(shí)代，人們?cè)谛畔a(chǎn)生、傳輸、處理和存儲(chǔ)等領(lǐng)域都面臨大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。光信息存儲(chǔ)由于具有低功耗（綠色環(huán)保），長(zhǎng)壽命（可達(dá)100年）和抗電磁干擾（安全）等諸多優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最具前景的冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。然而，目前的光信息存儲(chǔ)方式，如CD、DVD、BD等，都存在存儲(chǔ)密度較低的缺點(diǎn)。因此，光信息存儲(chǔ)一直未能成為目前大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主流方式。超高密度光信息存儲(chǔ)的出現(xiàn)有望克服目前光存儲(chǔ)容量的瓶頸。

 

聯(lián)合團(tuán)隊(duì)近期的研究工作把顧敏院士2009年首次提出的多維復(fù)用超高密度光信息存儲(chǔ)的原理和技術(shù) [Nature, 459, 410 (2009)] 又發(fā)展和提升了一大步。他們通過對(duì)三維強(qiáng)耦合金納米粒子體系中表面等離子體“熱點(diǎn)”的深入研究，發(fā)現(xiàn)這些空間隨機(jī)分布的“熱點(diǎn)”不但具有獨(dú)特的波長(zhǎng)和偏振響應(yīng)，而且具有超強(qiáng)的熒光亮度和超低的解耦合能量?；谶@些獨(dú)特的物理性質(zhì)，研究團(tuán)隊(duì)制備了高質(zhì)量的金納米棒/PVA復(fù)合材料作為光信息存儲(chǔ)介質(zhì)，通過飛秒激光成功地對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)中的“熱點(diǎn)”進(jìn)行了編碼，實(shí)現(xiàn)了超低功率（皮焦量級(jí)）和超高密度的五維光信息存儲(chǔ)。采用這個(gè)原理和技術(shù)，信息寫入能量只需幾個(gè)皮焦（pJ），與目前報(bào)道的最低寫入功率相比，降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這將極大地降低光源的成本，有效地推進(jìn)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，光信息存儲(chǔ)密度可以達(dá)到13.8 Tbit/cm3，即在一張DVD大小的光盤上實(shí)現(xiàn)約20 TB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并且首次實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的多次擦寫。圖2中(c)和(d)顯示的是在同一空間上利用兩個(gè)正交偏振存儲(chǔ)的華南師范大學(xué)和信息光電子科技學(xué)院的徽標(biāo)。

 

小尺寸金納米棒的透射電鏡照片；(b) 分散在PVA中的金納米棒的透射電鏡照片，右下角為光存儲(chǔ)介質(zhì)薄膜的照片；(c-d) 利用正交偏振的飛秒激光存儲(chǔ)在同一區(qū)域內(nèi)的華師和光電學(xué)院的Logo；(e-f) 讀取圖像的相似度和對(duì)比度分析

 

該研究成果以 Encoding Random Hot Spots of a Volume Gold Nanorod Assembly for Ultralow Energy Memory 為題發(fā)表在國(guó)際材料學(xué)權(quán)威期刊Advanced Materials  [29,  1701918  (2017)]上，并被選為雜志內(nèi)封面(如圖1所示)。該成果將有力推進(jìn)多維復(fù)用超高密度光信息存儲(chǔ)，使之成為大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要選擇。

 

該成果的第一作者為華南師范大學(xué)的戴峭峰副研究員，華南師范大學(xué)的蘭勝教授、鐵紹龍教授和皇家墨爾本理工大學(xué)顧敏院士為共同通訊作者。