“2017中國光學十大進展”候選推薦

 

二十一世紀是信息爆炸的時代，人們在信息產生、傳輸、處理和存儲等領域都面臨大數據的挑戰(zhàn)。光信息存儲由于具有低功耗（綠色環(huán)保），長壽命（可達100年）和抗電磁干擾（安全）等諸多優(yōu)勢，被認為是最具前景的冷數據存儲方式。然而，目前的光信息存儲方式，如CD、DVD、BD等，都存在存儲密度較低的缺點。因此，光信息存儲一直未能成為目前大數據存儲的主流方式。超高密度光信息存儲的出現有望克服目前光存儲容量的瓶頸。

 

聯合團隊近期的研究工作把顧敏院士2009年首次提出的多維復用超高密度光信息存儲的原理和技術 [Nature, 459, 410 (2009)] 又發(fā)展和提升了一大步。他們通過對三維強耦合金納米粒子體系中表面等離子體“熱點”的深入研究，發(fā)現這些空間隨機分布的“熱點”不但具有獨特的波長和偏振響應，而且具有超強的熒光亮度和超低的解耦合能量?；谶@些獨特的物理性質，研究團隊制備了高質量的金納米棒/PVA復合材料作為光信息存儲介質，通過飛秒激光成功地對存儲介質中的“熱點”進行了編碼，實現了超低功率（皮焦量級）和超高密度的五維光信息存儲。采用這個原理和技術，信息寫入能量只需幾個皮焦（pJ），與目前報道的最低寫入功率相比，降低了兩個數量級，這將極大地降低光源的成本，有效地推進該技術的實際應用。同時，光信息存儲密度可以達到13.8 Tbit/cm3，即在一張DVD大小的光盤上實現約20 TB的數據存儲，并且首次實現了數據的多次擦寫。圖2中(c)和(d)顯示的是在同一空間上利用兩個正交偏振存儲的華南師范大學和信息光電子科技學院的徽標。

 

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，右下角為光存儲介質薄膜的照片；(c-d) 利用正交偏振的飛秒激光存儲在同一區(qū)域內的華師和光電學院的Logo；(e-f) 讀取圖像的相似度和對比度分析

 

該研究成果以 Encoding Random Hot Spots of a Volume Gold Nanorod Assembly for Ultralow Energy Memory 為題發(fā)表在國際材料學權威期刊Advanced Materials  [29,  1701918  (2017)]上，并被選為雜志內封面(如圖1所示)。該成果將有力推進多維復用超高密度光信息存儲，使之成為大數據存儲的重要選擇。

 

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