Оптическая память компьютера что это такое
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
ОПТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ В процессе записи информации на оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. В процессе считывания информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логический 0 или 1).
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ CD- и DVD-диски Оптические CD –диски рассчитаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт. Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм и имеют информационную емкость от 4,7 Гбайт (однослойные DVD-диски ) до 8,5 Гбайт (двухслойные DVD-диски). Оптические диски HD DVD и Blu-Ray рассчитаны на использование синего лазера с длиной волны 405 нм и имеют информационную емкость в 3-5 раз превосходящую информационную емкость DVD-дисков. Однослойные и двухслойные DVD-диски HD DVD
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ На дисках CD –ROM и DVD-ROM хранится информация, записанная на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна. На дисках CD–R и DVD±R информация может быть записана только раз. На дисках CD –RW и DVD-RW информация может быть записана и стерта многократно.
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКОВОДЫ Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации Скорость чтения/записи информации зависит от скорости вращения диска. Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. Современные CD-дисководы обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи CD-R (до 7,8 Мбайт/с). Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости, поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость записи CD-R» × «скорость записи CD-RW» × «скорость чтения» (например, 40×12×48)
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКОВОДЫ Первые DVD-накопители обеспечивали скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. Современные DVD-дисководы обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD±R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD±RW дисков. DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, 16×8×6).
Всем привет! Это вторая часть материала об эволюции носителей информации. Напомню, что в первой статье мы рассказали о первых запоминающих устройств – перфокартах, а также уделили внимание магнитным плёнкам и дискетам. Сегодня же речь пойдет о более привычных для нас девайсах, а именно — об оптических накопителях.
Когда на дворе стоял 1969 год, компания IBM еще упорно трудилась над созданием первой дискеты, а инженеры голландского производителя электроники Philips уже завершали работу над оптическим носителем под названием LaserDisc. Многие ошибочно полагают, что LaserDisc был первой в мире технологией оптической записи, однако это не совсем так. За 10 лет до этого события, в 1958 году, братья Пол и Джейм Грегг уже создавали похожую технологию. Отличие этих оптических носителей заключалось в том, что разработка братьев Греггов работала в режиме пропуска света, тогда как технология Philips использовала отраженный свет.
В 1961 году Грегги запатентовали свою технологию, но так и не смогли сделать из нее коммерческий продукт, впоследствии продав права на оптический носитель компании MCA в 1968 году. Philips и MCA посчитали, что конкуренция им ни к чему, и решили объединить свои усилия. Плодом их работы стал коммерческий запуск LaserDisc в 1972 году.
К моменту появления Laserdisc кассетные форматы VHS и Betamax уже снискали успех. Несмотря на то что Laserdisc имел множество преимуществ над кассетами, он так и не смог стать востребованным. В Европе его встретили довольно прохладно, и основными для этой технологии стали рынки США и Японии. Первым фильмом, выпущенным на носителе Laserdisc, были «Челюсти». Это случилось в 1978 году. А последним – картина «Воскрешая мертвецов» в 2000 году. Интересно, что производство Laserdisc проигрывателей продолжалось вплоть до 2009 года, когда компания Pioneer выпустила последнюю партию таких девайсов.
Намного более успешной альтернативой Laserdisc стал стандарт Compact Disc (CD), выпущенный в 1982 году. Разработкой этого формата занимался альянс компаний Sony и Philips. Изначально предполагалось, что компакт-диски будут использоваться только для хранения аудиозаписей в цифровом виде, однако со временем их начали использовать для хранения файлов любых типов. Во многом это стало возможным благодаря усилиям компаний Apple и Microsoft, которые начали устанавливать CD-приводы в свои компьютеры с 1987 года.
Что касается устройства компакт-диска, то оно достаточно простое. Сам CD представляет собой поликарбонатную подложку, которая покрыта тонким слоем металла. Этот слой защищен лаком, на который наносятся изображения, надписи и другие внешние опознавательные знаки диска.
Информация, записанная на компакт-диск, имеет вид спирали из углублений, или «питов», нанесенных на обратную поверхность диска. Размер одного пита обычно составляет около 500 нм в ширину и от 850 до 3500 нм в длину. При этом глубина пита достигает отметки в 100 нм. Расстояние от каждого пита до соседних обычно равняется около 1,6 мкм. Это расстояние называется лэндом. Считывание информации с компакт-диска происходит с помощью лазерного луча, который образует световое пятно с диаметром около 1,2 мкм, что на 0,4 мкм меньше расстояния между соседними питами. В том случае, если луч «упирается» в лэнд, приемный фотодиод фиксирует сигнал максимальной интенсивности и распознает его как логическую единицу. При попадании лазера на пит, свет рассеивается и поглощается, а затем он отражается от поликарбонатной подложки. В таком случае фотодиод фиксирует свет меньшей интенсивности, и он распознается как логический нуль.
Долгие годы после появления CD его максимальный объем держался на отметке 650 Мбайт. На диске такой ёмкости можно было хранить около 74 минут качественного аудио. Лишь в 2000-х объем CD увеличился до 700 Мбайт. Также в продаже можно было найти 800-мегабайтные «болванки».
Когда технология CD только появилась, компакт-диски предназначались только для чтения: еще на стадии производства информация записывалась на диск путем нанесения питов на подложку. И уже затем поверх подложки наносился отражающий слой и защитный лак. Однако вскоре после появления CD пользователям захотелось самим записывать на диски информацию. Это подтолкнуло Philips и Sony на разработку стандарта CD-R (Compact Disc-Recordable). Так, первые компакт-диски, предназначенные для однократной записи, появились в 1988 году.
По своей конструкции диски CD-R отличались от предшественников лишь наличием еще одного слоя между подложкой и отражателем. Это слой был изготовлен из органического прозрачного красителя. У красителя было интересное свойство: под воздействием тепла он разрушался и темнел. Собственно, эти физические характеристики органического слоя и позволили реализовать возможность записи информации на диск. Во время записи лазер специального пишущего привода менял свою мощность, выжигая в слое красителя отдельные точки. При последующем чтении эти потемневшие зоны воспринимались фотодиодом как питы, или логический нуль.
Как уже говорилось выше, записать информацию на диск CD-R можно было лишь однократно. И это было главным недостатком этого формата. Многократная запись информации стала возможна в 1997 году с выходом стандарта CD-RW (Compact Disc-Rewritable).
Конструкция CD-RW полностью совпадала с устройством CD-R, за исключением слоя между подложкой и отражателем. На смену органическому красителю пришел неорганический активный материал – сплав халькогенидов. Так же как и органическое вещество, под воздействием мощного лазерного луча сплав темнел. Затемнение происходило в результате перехода вещества из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. В отличие от органического вещества, сплав халькогенидов мог возвращаться в исходное кристаллическое состояние, что и обеспечило возможность многократной записи на диск.
За год до появления формата CD-RW свет увидели диски стандарта DVD (Digital Versatile Disc). История создания DVD довольно занимательна. Она берет свое начало в начале 90-х годов, когда компании Philips и Sony занимались разработкой технологии MMCD (Multimedia Compact Disc), а альянс, в который входили компании Toshiba, Time Warner, Hitachi, Pioneer и некоторые другие, трудились над созданием стандарта SD (Super Density). Обе коалиции активно рекламировали свои технологии, но под давлением компании IBM, в которой опасались повторения «войны форматов» между VHS и Betamax, они пошли на компромисс. Так появилась технология DVD.
Особенностью формата DVD было то, что первоначально он разрабатывались как замена устаревающим видеокассетам. Поэтому первое время аббревиатуру DVD было принято расшифровывать как Digital Video Disc. Однако позже оказалось, что DVD-диски идеально подходят для хранения любого рода данных, и предыдущее название быстро сменили на Digital Versatile Disc.
По своей конструкции DVD-диск не так сильно отличается от предшествующего стандарта CD. В технологии DVD уменьшился размер питов, поэтому для чтения таких дисков стало возможным использование красного лазера с длиной волны 635 или 650 нм. Для сравнения: чтение CD-дисков осуществлялось лазером с длиной волны 780 нм. Кроме этого, дорожки питов стали располагаться ближе друг к другу. Это позволило значительно увеличить плотность записи, и по итогу однослойный DVD вмещал 4,7 Гбайт данных – в 6,5 раз больше, чем CD. Также нужно отметить, что конструкция DVD предусматривает использование двух пластин толщиной 0,6 мм каждая вместо одной 1,2-миллиметровой у CD. Благодаря этому появилась возможность записывать информацию на DVD в два слоя – в обычный нижний слой и в верхний полупрозрачный.
Для того чтобы считать информацию с двухслойного диска лазеру требовалось менять фокусировку путем изменения длины волны. Главным преимуществом таких «болванок» стал вдвое увеличенный объем – 8,5 Гбайт. Кроме этого, спустя некоторые время появились двухсторонние DVD-диски, в том числе и двухслойные. Емкость таких девайсов достигла внушительных 17 Гбайт.
В 1997 году в продаже появились первые диски, предназначенные для однократной записи информации. Они получили маркировку DVD-R. А уже в 1999 году в продаже можно было увидеть девайсы DVD-RW, на которые информацию можно было записывать многократно. При создании этих двух форматов использовались те же принципы, что лежали в основе CD-R и CD-RW дисков: между подложкой и отражателем располагался слой органического или неорганического вещества, который под воздействием лазера умел имитировать питы.
Оба эти стандарта, DVD-R(W) были предложены альянсом DVD Forum. Кроме них, эта организация также разработала формат DVD-RAM, который выгодно отличался от DVD-RW более высокой скоростью чтения и большим количеством циклов перезаписи (до 100 тысяч, тогда как DVD-RW диск можно было перезаписать лишь 10 тысяч раз). Однако формат DVD-RAM не был совместим с DVD-RW, и поэтому обычные DVD-приводы не умели читать такие диски. По этой причине технология не получила особого распространения.
В 2002 году компании Sony и Philips, которые не входили в организацию DVD Forum, представили обратно совместимую с DVD-R(W) технологию DVD+R(W). От «минусового» варианта новый формат отличался разметкой, которая значительно упрощала позиционирование считывающей головки, и иным материалом отражающего слоя. Кроме этого, на DVD+R(W) информация записывалась поверх старой, как на видеокассеты, тогда как для записи на DVD-R(W) требовалось предварительно стереть все имеющиеся на диске данные. Это также положительно сказалось на скорость записи DVD+R(W) девайсов.
На этом потенциал технологии DVD был исчерпан, и следующим шагом в индустрии стал выпуск оптических накопителей нового поколения: Blu-ray и HD DVD. Они увидели свет в 2006 году. Формат Blu-ray был разработан консорциумом Blu-ray Disc Association, в который входили такие крупные компании, как Sony, Panasonic, Samsung, LG и многие другие. А созданием технологии HD DVD занимались японские производители: NEC, Toshiba и Sanyo. Оба формата использовали сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм, что позволило в очередной раз значительно увеличить ёмкость дисков. Так, однослойный Blu-ray диск вмещает в себе 25 Гбайт данных, а HD DVD – 15 Гбайт.
В целом, характеристики Blu-ray и HD DVD были очень схожи. Но американские киностудии дали понять, что они не будут поддерживать обе технологии одновременно. «Война форматов» продлилась два года. За это время подавляющее большинство киностудий отдали предпочтение стандарту Blu-ray, и в феврале 2008 году компания Toshiba объявила о прекращении разработки и дальнейшей поддержки HD DVD.
С тех пор Blu-ray остается единственным игроком на рынке оптических накопителей. За это время появились диски BD-R и BD-RE для однократной и многократной записи. Кроме этого, в 2009 году была представлена технология Blu-ray 3D, предназначенная для хранения и воспроизведения трехмерного видеоконтента. А в начале следующего года состоится запуск первых 4К-фильмов на оптических дисках формата Ultra HD Blu-ray. Новый стандарт обеспечивает поддержку разрешения 3840x2160 пикселов, звуковых форматов Dolby Atmos и DTS:X, технологии HDR и высокой частоты развертки (до 60 кадров в секунду). Емкость таких дисков составит 50, 66 или 100 Гбайт.
Приветствуем наших читателей на страницах блога iCover! Сегодня мы хотим поговорить о первом полностью оптическом чипе энергонезависимой памяти — совместной разработке ученых из Технологического института Карлсруэ, университетов Мюнстера, Оксфорда и Эксетера.
Возможность использования света и оптических компонентов схем создает новое будущее для информационно-коммуникационных технологий, раскрывая принципиально новые горизонты эффективности и быстродействия вычислительных систем.
В то время как оптическое волокно – уже давно привычный способ передачи световой информации, существующие компьютерные системы на 100% задействуют возможности двоичной логики путем обработки электрических сигналов и задействования электронных схемотехнических решений. Реализация “электронного сценария” обмена данными между процессором и оперативной памятью – один из основных факторов, ограничивающих быстродействие нынешних компьютеров и узкое место в архитекторе фон Неймана.
Кардинальное решение проблемы не исчерпывается организацией оптического интерфейса между процессором и памятью, поскольку это не отменит необходимости взаимного преобразования оптических и электрических сигналов между ними. Такое решение должно быть связано с разработкой метода обработки и хранения информации, который позволил бы осуществлять все операции с данными исключительно за счет потенциала фотонно-оптических технологий.
В течение долгого времени эксперименты с фотонной памятью не позволяли достичь устойчивых результатов. И в этом смысле оптический чип с энергонезависимой фотонной памятью — совместную разработку ученых Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) и университетов Мюнстера, Оксфорда, Эксетера можно без преувеличения назвать эпохальной. Предложенный способ записи информации позволит кардинально улучшить производительность существующей вычислительной архитектуры за счет снижения задержек, связанных с преобразованием электрического сигнала.
Практическая реализация концепции оптического чипа с энергонезависимой памятью стала возможна благодаря использованию уникального PSM-материала нового поколения Ge2Sb2Te5 (GST) — халькогенидного соединения, способного менять фазу кристаллической решетки с аморфной на кристаллическую и обратно под воздействием сверхкороткого импульсного лазерного излучения. Таким образом, оптические и ”логические” свойства PSM-кристалла (аморфное и кристаллическое состояние) определяются характером расположения атомов кристаллической решетки и могут быть заданы искусственно посредством модифицированного лазерного излучения.
Считывание информации также осуществляется лазерными импульсами но меньшей интенсивности. Поскольку для любого изменения состояния кристаллической решетки требуется лишь внешнее направленное воздействие лазерного излучения, то записанная информация сможет сохраняться без внешнего доступа энергии в течение десятилетий. И в этом отношении чип является энергонезависимым.
“Частота записи оптических битов может достигать 1 гигагерца. Это обеспечивает крайне высокое быстродействие нашей, полностью фотонной памяти”, — сообщил руководитель научной группы в KIT профессор Мюнстерского университета Уолфрэм Пернайс (Wolfram Pernice). Важно, что “… такая память уже сегодня может быть совместима со стандартной оптоволоконной системой передачи данных. А предложенные алгоритмы доступа к содержимому ячеек позволяют совместить новую память с процессорами последнего поколения…” – добавляет профессор Гариш Бхаскаран (Harish Bhaskaran). Таким образом, в одной многоуровневой ячейке в миллиардные доли метра, можно хранить и автономно обрабатывать на простейшем логическом уровне до 8 бит информации, записывая и сохраняя сразу несколько состояний.
Полностью оптическая постоянная память, интегрированная на инновационном чипе способна существенно повысить быстродействие компьютеров, заметно снизив при этом их энергопотребление. Многоуровневый чип с произвольным доступом позволит задействовать значительно большие вычислительные возможности. Для однократного считывания информации и переключения промежуточных состояний со скоростью 1 ГГц достаточно энергии в 13.4 пДж (1 пикоджоуль = 10⁻¹² Джоуля). При этом отдельные элементы памяти могут быть созданы путем использования принципа мультиплексирования длины волны. Таким образом, полностью оптический многоуровневый энергонезависимый чип, позволяющий частично избавиться от узкого места архитектуры фон Неймана становится одним из важнейших звеньев новой вычислительной архитектуры фотонно-оптических компьютеров будущего.
Конечно, использование всего потенциала, заложенного в новейшем чипе связано с перспективой выполнения больших объемов работ в самых разных направлениях. Вместе с тем, несмотря на отдаленную перспективу создания фотонных аналогов современных микропроцессоров, использование возможностей уже существующих электронных процессоров в связке с чипом оптической памяти – это качественно новый уровень обработки информации. А для практической реализации такой схемы будет достаточно создать оптоволоконный интерфейс, в котором энергоемкий процесс преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот будет осуществляться только на стороне процессора.
Подробнее с результатами исследований и историей создания революционного чипа можно ознакомиться на страницах журнала Nature Photonics.
Что такое дискеты, юное поколение может уже и не знать. И винить их не стоит, ибо данный тип носителей информации уже давненько устарел, а на его место пришли другие. К примеру, оптические диски. Эти носители появились довольно давно, по меркам скорости развития технологий, однако до сих пор используются повсеместно. Зайдя в магазин электроники, мы увидим на полочках диски с видеоиграми, фильмами, операционными системами и программным обеспечением. Однако последние годы все больше и больше развивается такой способ распространения как цифровая дистрибуция (например, Steam или PS Store). Проще говоря, зашли на сайт «магазина», выбрали продукт, заплатили и после этого пошел процесс загрузки прямиком на носитель информации, встроенный в ваше устройство. Выходит оптические диски и тут начинают уступать? Выходит, что так. И простые обыватели, и дата-центры пользуются сейчас SSD (твердотельными) и HDD накопителями. «Будущее за SSD», говорят одни. Но с этими высказываниями не согласны ученые из университета RMIT (Мельбурнский королевский технологический университет) и технологического института WIT (Wuhan Institute of Technology), разработавшие оптический диск на 10 ТБ, способный хранить данные 600 лет. Ученые назвали эту технологию — нано-оптическая память для долгих данных. Что это за новинка, в чем ее особенность, и нужна ли она миру — мы сейчас попробуем разобраться. Поехали.
Что вдохновило на этот проект?
Общий объем данных в мире растет с каждым годом, и растет он в геометрической прогрессии. Компания IDC проанализировала положения дел в 2016 году и выразила свое видение будущего инфосферы Земли в 2025. Цифры, представленные в этом докладе, поражают.
По мнению IDC общий объем данных в 2025 году составит 163 ZB, что в 10 раз больше объема образца 2016. «Эволюция» данных будет ощутима не только в количественном, но и в качественном показателе.
Рост общего объема данных с 2010 по 2025 год, IDC co.
На данный момент львиную долю информации (примерно 60%) генерируют конечные пользователи. К 2025 году основными генераторами данных будут коммерческие организации, что приведет к возникновению новых инструментов расширения их возможностей, а также к необходимости введения новых методов управления этими данными.
Также аналитики IDC утверждают, что будет наблюдаться рост данных не развлекательного характера. Также изменится и процентное соотношение данных по степени их важности. 20% станут критически важными, а 10% — сверх критически важными.
Развитие IoT (Интернет вещей) также сильно повлияет на инфосферу Земли, поскольку по прогнозу в 2025 году среднестатистический человек будет контактировать с устройствами, подключенными к сети, примерно 4800 раз в день. Данные, полученные от таких устройств, будут занимать 20% общего информационного фона планеты.
Почему именно оптические диски?
Прежде всего, отвечая на этот вопрос, ученые обращают наше внимание на то, что в последнее время наблюдается увеличение внимания не на «большие» данные, а на «долгие», которые позволяют формировать новые идеи и разработки благодаря анализу данных, полученных в реальном времени, и собранных за десятилетия или даже за столетия. Долгие данные могут предложить дата центрам более выгодные (с точки зрения затрат энергии и финансов) решения.
Энергоэффективность может возрасти в 1000 раз, поскольку будет меньше потребляться электроэнергии на охлаждение, необходимое для жестких дисков. А замена носителей будет проводиться значительно реже. Также, по словам ученых, оптические диски куда более безопасны, по сравнению с жесткими дисками.
Профессор Мин Гу
Вот что говорит профессор RMIT и ведущий исследователь проекта Мин Гу:
Пока оптические технологии позволяют увеличить объем, самый продвинутый оптический диск может служить не больше 50 лет. Наша технология позволит создать оптический диск с большим объемом, в сравнение с ныне имеющимися оптическими технологиями, и наши тесты показали, что он будет работать более пол тысячелетия, а также его можно будет производить массово.
На данный момент у проекта есть реальный соперник — Blu-ray диск, способный работать в течение 1000 лет. Однако его объем ограничен в 100 GB. В то время как проект Мин Гу — диск объемом в 10 ТВ.
Какова основа технологии?
Основной материал для будущего диска сильно отличается от используемых сейчас — это золотая наноплазменная гибридная стеклянная матрица. Дабы сформировать данную матрицу требуется применение золь-гель процесса, позволяющего использовать химические вещества-прекурсоры для создания стекла с более высокой степенью чистоты и однородности.
Основным плюсом стекла является его долговечность, вплоть до 1000 лет. Однако стекло обладает ограниченной внутренней емкостью, то есть данные будут жить долго, но их будет мало. Посему исследователи решили соединить стекло с каким-то органическим или неорганическим материалом, что в итоге увеличило емкость, но почти вдвое сократило срок службы.
В качестве дополнительного материала было выбрано золото, поскольку оно такое же прочное и долговечное, как и стекло.
Золотые наностержни диаметром 10 нм были получены с использованием мокро-химического синтеза.
Золь-гель процесс при комнатной температуре позволяет без спекания вводить наностержни в стеклянный композит без изменения формы наночастиц, тогда как переход формы от стержня к сфере может быть использован для записи информации. Использование неорганических материалов увеличивает модуль Юнга в области вокруг наностержня, что увеличивает срок службы, поскольку таким образом избегается нежелательная деградация формы за счет теплового воздействия окружающей среды. Для этой цели золотые наностержни были помещены в стеклянный композит, состоящий из органических (полиэтиленгликоль) и неорганических (диоксид кремния) компонентов. Полученная смесь была помещена в печь, нагретую до температуры 313 К = 39.85 C, на 1 неделю. Данная температура значительно ниже температуры плавления золотых наностержней.
На изображении (а) показано, что поверхность золотого наностержня полностью и без разрывов покрывается гибридным стеклянным композитом.
На изображении (b) продемонстрированы модули Юнга при различном соотношении органики и неорганики в стеклянном композите. При увеличении неорганической составляющей, модуль Юнга также возрастает ввиду сильной химической связи диоксида кремния. Самый высокий модуль Юнга при 90% неорганического материала в композите составляет 29 ГПа, что примерно половина от показателей кварцевого стекла (72,4 ГПа).
Изображение (с): Важным фактором увеличения срока службы является продолжительность существования формы наностержня. Дабы изменить форму нового материала необходима дополнительная энергия активации наностержней, что позволит им преодолеть эластичную потенциальную энергию, связанную с увеличением модуля Юнга при расширении матрицы. Таким образом, увеличение эффективной энергии активации значительно увеличит срок существования формы золотого наностержня, в соответствии с законом Аррениуса.
После получения готового образца, его необходимо было проверить. Было проведено несколько тестов, среди которых: тест на нано-воздействие, тест чтения/записи данных, тест старения.
Тест на нано-воздействие
Данный тест был направлен на вычисление модуля продольной упругости (модуль Юнга) материала, полученного в лаборатории. Для этого использовались образцы с девятью точками воздействия, расположенными в виде матрицы 3х3 (расстояние между точками 3 мкм). Сила нагрузки увеличивалась от 0 до 800 мкН в течение 5 секунд. Далее сила воздействия наоборот уменьшалась от 800 мкН до 0 в течение 5 секунд. Также сила в 800 мкН постоянно воздействовала на точки в течение 10 секунд.
Чтение/запись
Процедура чтения/записи проводилась с использованием конфокального микроскопа с длиной волны фемтосекундного лазера — 820 нм и частотой повторения — 80 МГц. Луч лазера был сфокусирован на образец через маслянистую жидкость (метод иммерсии) с апертурой 1.4. Данные записывались с использованием растовой развертки. Время экспозиции каждой точки данных составляет 25 мс. Чтение проводилось путем обнаружения флуоресцентных сигналов наночастиц золота с помощью фотоэлектронного умножителя. Базовый уровень процесса чтения\записи остается неизменным на протяжении столетий.
(а) — сопоставление флуоресцентных изображений (данных) в разные периоды чтения\записи (срок службы: 0 лет, 200 лет, 400 лет и 600). Масштаб: 10 мкм.
(b) — Объемная оптическая память данных с двумя состояниями поляризации в трех слоях, расположенных на расстоянии 1,5 мкм. Красная стрелка указывает направление поляризации лазерного луча.
(с) — Четырехуровневая карта памяти оптических данных. Масштаб: 10 мкм.
Дабы имитировать старение образец поместили в печь при температуре 453 K (179.85 C) на 3 часа, что соответствует 600 годам при комнатной температуре.
Все тесты показали очень хорошие результаты, которые, к сожалению, мне не удалось найти (страница с дополнительной информацией касательно тестов на данный момент не работает).
Группа ученых, занимающаяся данным проектом, более чем уверена в его успехе и в его важности.
Синтез наноплазмонического гибридного стеклянного композита, основанный на золь-гель процессе, совместимым с методом spincoating (вращательного покрытия), прокладывает путь к масштабному массовому выпуску новых оптических дисков. Этот проект может стать первым кирпичиком в основе будущего оптических долгих данных на века вперед, что позволит раскрыть потенциал понимания долгих процессов в астрономии, геологии, биологии и истории. Он также открывает новые возможности для высоконадежных оптических носителей, которые смогут пережить экстремальные условия (высокая температура или высокое давление).
Чего-чего, а веры в свое детище команде Мин Гу не занимать. Хоть проект еще на стадии разработки, тестирования и «полирования», он имеет огромный потенциал. Если будущий супер-диск (по другому его и не назовешь) будет обладать всеми обещанными и запланированными свойствами, он может на полном серьезе устроить революцию в сфере носителей информации. Заменят ли новые оптические диски HDD и SSD? Крайне сложный и спорный вопрос. Ибо ни одна из этих технологий не стоит на месте и постоянно выдает что-то новое. Что-то способное конкурировать с соперниками. В любом случае, кто бы ни стал единоличным «королем» носителей, сам процесс исследовательского соперничества принес много плодов как миру науки и технологий, так и обществу. Ибо в любом споре рождается истина.
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
ОПТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ В процессе записи информации на оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. В процессе считывания информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логический 0 или 1).
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ CD- и DVD-диски Оптические CD –диски рассчитаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт. Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм и имеют информационную емкость от 4,7 Гбайт (однослойные DVD-диски ) до 8,5 Гбайт (двухслойные DVD-диски). Оптические диски HD DVD и Blu-Ray рассчитаны на использование синего лазера с длиной волны 405 нм и имеют информационную емкость в 3-5 раз превосходящую информационную емкость DVD-дисков. Однослойные и двухслойные DVD-диски HD DVD
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ На дисках CD –ROM и DVD-ROM хранится информация, записанная на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна. На дисках CD–R и DVD±R информация может быть записана только раз. На дисках CD –RW и DVD-RW информация может быть записана и стерта многократно.
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКОВОДЫ Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации Скорость чтения/записи информации зависит от скорости вращения диска. Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. Современные CD-дисководы обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи CD-R (до 7,8 Мбайт/с). Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости, поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость записи CD-R» × «скорость записи CD-RW» × «скорость чтения» (например, 40×12×48)
ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКОВОДЫ Первые DVD-накопители обеспечивали скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. Современные DVD-дисководы обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD±R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD±RW дисков. DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, 16×8×6).
Читайте также: