Austraalia teadlased Swinburne'i Tehnikaülikooli mikrofotoonika keskusest on leidnud kavala mooduse andmete salvestamiseks enneolematu tihedusega, kusjuures ajakirjas Nature avaldatud põhjaliku artikli üks autoritest, James Chon, räägib teadusportaalile physicsworld.com antud intervjuus koostööst elektroonikaettevõttega Samsung, et juba viie aasta pärast värske tehnoloogia kasutajateni tuua. Ootused on igatahes kõrged - praeguseks on eksperimentaalselt saavutatud andmete tihedus, mis lubaks ühe DVD-ketta suurusele kandjale salvestada 1.6 terabaiti infot ja seda usutakse olevat võimalik suurendada 7.2 terabaidini. Uue salvestustehnika teeb suurte andmemahtude kõrval eriti ahvatlevaks asjaolu, et niisuguste plaatide kirjutamiseks ja lugemiseks tarvilik tehnoloogia on laialt levinud ja seega suhteliselt odav, kirjutab Eesti Füüsika Portaal.

Austraallaste loodud salvestustehnoloogiat nimetatakse viiemõõtmeliseks. Loomulikult kuuluvad siia kolm ruumimõõdet ja neile lisaks võimaldab andmetihedust veelgi kasvatada salvestusmaterjali tundlikkus valguse polarisatsiooni ja lainepikkuse (värvuse) suhtes. Kuidas andmeid ikkagi viies mõõtmes salvestatakse, saab ette kujutada analoogia põhjal. Kujutleme, et mingil põhjusel puudub (näiteks Agu Sihvkal järjekordse aruande tarvis) paberit, ehkki kirjutada on palju. Üks võimalus on lehed rida-realt täis kribada ja siis ristipidi üle kirjutada. Nii on võimalik ühele lehele mahutada topeltkogus teksti ja hea käekirja korral on see ka loetav. Kui sellest ei piisa, võib sama protseduuri korrata erinevat värvi pastakatega ja pärast lugemise hõlbustamiseks värvilisi prille kasutada. Kolme värvi kasutades kasvab teksti tihedus täiendavalt kolm korda, ehk koos eri suundades kirjutamisega saab ühele leheküljele paigutada hariliku kirjaga võrreldes kuus korda rohkem teksti.

Kui eelnev tehnika ei pruugi praktikas väga kasulikuks osutuda, siis teadlaste kirjeldatud salvestusviisi puhul tegeleb ebamugava lugemisprotsessiga optiline masinavärk ja inimesele esitatakse juba ainult kindlas suunas kirjutatud ja kindlat värvi tekst. Suundade all peetakse siin silmas valguse polarisatsiooni ja värvide all erineva lainepikkusega laserivalgust. Katses sadestati tasapinnale kolme erineva pikkusega kullast nanokepikeste segu, kusjuures kepikesed olid suunatud juhuslikult. Iga erineva mõõtmega kepikeste populatsioon neelab eelistatult kindla ja üksteisest erineva sagedusega valgust. Andmete salvestamiseks kasutati just nendel resonantssagedustel töötavaid laseriimpulsse. Kui laserivalgus on lisaks polariseeritud, neelavad seda eelkõige need kepikesed, mille teljed paiknevad enam-vähem valguse polarisatsioonitasandis. Seega näiteks punane horisontaalselt polariseeritud valgus kaotab enda energia ainult õige pikkusega kepikestele, mis juhtuvad sobivas suunas olema. Laseriimpulsi energia saab reguleerida just parajaks, et neelavad kepikesed selle mõjul sulaksid ja seega kaotaks vastav piirkond oma spetsiifilised optilised omadused selle valguse jaoks; vastavas valguses muutub kiiritatud ala läbipaistvaks. Samas saab sedasama piirkonda sõltumatult töödelda veel sama värvi, kuid erineva polarisatsiooniga, ja teist värvi valgusega. Teadlased paigutasid niisuguseid kullakepikeste kihte üksteise peale, võttes seega kasutusele ka kolmanda ruumimõõtme. Laserivalgust vastavalt fokuseerides saab korraga tegeleda ainult ühele huvipakkuvale kihile andmete salvestamise või sealt lugemisega. Andmete lugemiseks kasutati tunduvalt väiksema võimsusega valgust ja kahefotoonset luminestsentsi.










Erinevad pildid on söövitatud kolmele kihile kullakepikestele, igaühele kaks pilti erinevalt polariseeritud valgusega. Paremal alanurgas asuv indikaator näitab, missuguselt kihilt ja mis sihis polariseeritud valgusega infot loetakse. Video: Nature 459, 410-413 Supplementary Movie


On huvitav märkida, et siinkirjeldatud meetod põhineb suuresti nähtusel, mida eesti keeles tuntakse spektraalsälkamise nimega ja mille avastasid 1974. aastal Tartu füüsikud Anshel Gorokhovsky, Rein Kaarli ja Ljubov Rebane. Selle kohta saab lähemalt lugeda Materjalimaailma vastavalt lehelt. Kahefotoonse neeldumise ja luminestsentsi uurimisega tegeleb teiste seas praegu Montana Ülikooli juures samuti Eesti soost füüsik Alex Rebane. Põgusalt räägib ta sellest ka 1. märtsi saates Kukkuv Õun.

Allikad:
1. Nature 459, 410-413: Five-dimensional optical recording mediated by surface plasmons in gold nanorods
2. physicsworld.com: Data storage enters the 'fifth dimension'

Toimetas Erik Randla