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Stockage de données à haute densité
Un laser qui focalise la lumière dans un point de 30 nanomètres de large pourrait être une avancée importante vers les disques durs à ultra-haute densité. Des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside (UCR) et de l'Université de Houston, au Texas, qui ont développé le nanolaser, disent qu'il pourrait conduire à des disques durs avec 10 térabits de données emballés dans un pouce carré.
Projecteur: Pour fabriquer un laser qui concentre des nanowatts de puissance dans un spot de 30 nanomètres, les chercheurs recouvrent une diode semi-conductrice d'un film d'aluminium gravé avec différentes ouvertures nanométriques. Une image au microscope optique en champ proche à balayage montre que la plus grande partie de la lumière laser sort de l'ouverture en forme de C.
Aujourd'hui, les disques durs peuvent transporter jusqu'à 200 gigabits par pouce carré. Les données sont stockées magnétiquement. En utilisant la technologie existante, les fabricants pourraient augmenter la capacité d'un disque à au plus un térabit par pouce carré. Le nanolaser est une étape importante vers un système d'écriture sur disque sur lequel de nombreux chercheurs travaillent actuellement. Un tel système utiliserait à la fois des champs lumineux et magnétiques pour stocker des données sur un disque, contenant jusqu'à 50 térabits par pouce carré de données.
Plus le point lumineux du laser est petit, plus la taille du bit est petite, ce qui signifie plus de bits par pouce carré. À l'heure actuelle, le laser peut concentrer 250 nanowatts de puissance sur un point de 30 nanomètres de large. Notre technologie peut être réduite à 5 à 10 nanomètres à coup sûr, dit Sakhrat Khizroev , professeur de génie électrique qui dirige les travaux à l'UCR. Une taille de spot de 10 nanomètres doit être suffisamment petite pour obtenir une densité de 10 térabits par pouce carré.
La technologie actuelle de stockage magnétique a doublé la densité de données sur les disques durs presque chaque année au cours des trois dernières décennies. Mais maintenant, la technologie approche de sa limite. Sur un disque dur, chaque bit est une zone minuscule dans laquelle les cristaux du matériau ont tous leurs champs magnétiques alignés dans la même direction. Au fur et à mesure que plus de données sont enregistrées sur un disque, les bits deviennent plus petits et comprennent moins de cristaux du matériau. À environ un térabit par pouce carré, les zones de bits deviennent si petites que les cristaux n'ont pas assez d'énergie pour maintenir leurs champs magnétiques alignés, et les bits finissent par perdre leurs informations.
Les fabricants de disques durs tels que Seagate étudient désormais une nouvelle méthode pour stocker davantage de données sur les disques. La technique, appelée enregistrement magnétique assisté par la chaleur, consiste à utiliser un point lumineux étroitement focalisé pour chauffer les bits lorsqu'ils sont enregistrés. Cela donne aux cristaux magnétiques l'énergie nécessaire pour conserver leurs orientations de champ magnétique. Il existe différentes manières d'imaginer apporter de la lumière sur le disque, dit Mark Kryder , professeur de génie électrique et informatique à l'Université Carnegie Mellon. Le moyen le plus élégant serait d'utiliser un nanolaser.
Jusqu'à présent, le défi a été de fabriquer un laser qui délivre suffisamment d'énergie dans un point lumineux suffisamment petit. Avec les lasers précédents, dit Khizroev, la lumière, lorsqu'elle est focalisée sur une taille de spot de 30 nanomètres, a des énergies qui sont une fraction d'un nanowatt. Lui et ses collègues fabriquent leur laser de 250 nanowatts en déposant une très fine couche d'aluminium sur le côté émetteur d'une diode laser à semi-conducteur. Ensuite, ils concentrent un faisceau d'ions gallium positifs sur l'aluminium pour graver de minuscules ouvertures à l'échelle nanométrique. Comme le prédit la théorie physique, une ouverture en forme de C laisse passer la plus grande quantité d'énergie dans la plus petite taille de spot. Khizroev dit que ses collègues essaient maintenant de concevoir le laser avec une taille de spot encore plus petite de 5 à 10 nanomètres.
Ed Schlesinger , chef du département de génie électrique et informatique de Carnegie Mellon, déclare que le nouveau nanolaser est un aspect important de la réalisation de l'enregistrement magnétique assisté par la chaleur. Mais il prévient qu'il y a de nombreux défis d'ingénierie à résoudre avant que la technologie puisse être mise sur le marché. Ils comprennent le montage du laser sur un curseur afin qu'il puisse se déplacer vers différentes zones du disque dur pour enregistrer des données, la conception d'un nouveau matériau de disque qui fonctionne avec l'enregistrement assisté par la chaleur et la fabrication de lubrifiants de disque capables de supporter les températures élevées pendant la chaleur. -un processus d'écriture assisté.
L'enregistrement magnétique assisté par la chaleur est un véritable problème de système et nécessite un développement et des progrès sur de nombreux fronts simultanément, explique Schlesinger. Le nanolaser est un beau pas en avant et rapproche la technologie.