دستگاه‌های حافظه نوری سه بعدی و استفاده از مواد فلورسنت برای کاهش مصرف برق جهانی

29 جولای 2021 توسط دانشگاه ویکتوریا ولینگتون، اعتبار: دامنه عمومی Pixabay / CC0

در مورد ذخیره‌سازی بی‌نهایت اطلاعات الکترونیکی که ما هر روز تولید می‌کنیم، همیشه جای نوآوری و یک ایده روشن دیگر وجود دارد.

محققان Te Herenga Waka – دانشگاه ویکتوریا در ولینگتون درحال بررسی این موضوع هستند که آیا می‌توان از فلورسانس برای ذخیره داده‌های سه بعدی (3D) استفاده کرد.

یافته‌های اولیه نشان می‌دهد دستگاه‌های حافظه نوری سه بعدی با استفاده از مواد فلورسنت به طور قابل توجهی مصرف برق جهانی را کاهش می‌دهند و ذخیره داده‌های طولانی مدت را به طور بالقوه برای قرن‌ها فراهم می‌کنند.

دستیار تحقیق، دکتر جو شویت در دانشکده علوم شیمی و فیزیک Te Wānanga Matū، تیمی را مدیریت کرده است که چگونه می‌توان مواد را با عناصری که نور فلورسنت با رنگ‌های مختلف منتشر می‌کنند، نشان داد که برای ذخیره داده‌ها صفرها یا بایت‌ها را تشکیل می‌دهند.

او می‌گوید که برنامه‌های مهیجی از لومینسانس و گسترش محیط ذخیره سازی داده‌ها از یک صفحه دو بعدی مانند سطح دیسک نوری تا ذخیره در کل حجم ماده، مثلاً یک بلور لومینسانس وجود دارد.

او خاطر نشان کرد: «هدف ما توسعه دستگاه‌های حافظه نوری سه بعدی است که در آن داده‌ها با استفاده از لیزر نوشته شده و خوانده می‌شوند و در آن‌جا خوانش از طریق تشخیص فلورسانس حاصل می‌شود. دستگاه‌های حافظه نوری سنتی، مانند CD ،DVD و دیسک‌های Blu-ray، با استفاده از بازتاب نور کار می‌کنند، که کار کردن در بیش از دو بعد یک چالش است. اما فلورسانس از این نظر چالش کمتری دارد. رفتن از دو بعد به سه بعد منجر به افزایش گسترده ظرفیت ذخیره سازی خواهد شد.»

فلورسانس نوعی لومینسانس است که در آن اتم یا ماده تقریباً به محض جذب نور تابش می‌کند. نور ساطع شده معمولاً طول موج طولانی‌تری دارد و از این رو رنگ متفاوتی با نور جذب شده دارد.

دکتر شویت می‌گوید، مراکز داده در حال حاضر اطلاعات مربوط به افراد، شرکت‌ها و دولت‌ها را بر روی هارددیسک‌های معمولی با ظرفیت ذخیره‌سازی عظیم اما طول عمر کوتاه حدود 5 سال ذخیره می‌کنند.

این مراكز مسئول بخش بزرگی – بیش از 1 درصد – مصرف برق جهانی هستند و با تولید اطلاعات بیشتر، این فقط افزایش می‌یابد. تحقیق ما با هدف فراهم آوردن ابزاری برای ذخیره‌سازی طولانی مدت داده‌ها با دستگاه‌های تمام نوری است که می‌تواند داده‌ها را برای قرن‌ها بدون از دست دادن داده‌ها و بدون استفاده از الکترونیک ذخیره کند.

او اضافه کرد: «از آن‌جا که بخش بزرگی از داده‌های ذخیره شده، مانند سوابق و بایگانی‌ها، به دسترسی مکرر نیاز ندارند، این فناوری به طور قابل توجهی هزینه‌های مربوط به ذخیره‌سازی طولانی مدت را کاهش می‌دهد.»

دستگاه‌های حافظه نوری نیازی به کارکرد مکرر یا تقریباً مداوم درایوهای دیسک سخت (HDD) ندارند. نیازی به سرد شدن هم نیست.

HDDها در مراکز داده گرمای زیادی تولید می‌کنند که نیاز به خنک‌کننده فعال دارد. به همین دلیل شرکت‌های بزرگ مراکز داده را در مناطق بسیار سرد آب و هوا – برای صرفه جویی در هزینه‌های برق ایجاد می‌کنند.

تیم تحقیقاتی ضمن مطالعه خواص ترکیبات مختلف، برخی از یون‌های لومینسانس را با بار الکتریکی مثبت به نام دوپانت یافتند که می‌توانند خصوصیات فلورسنت یک ماده را تغییر دهند.

او در این باره گفت: «یک چیز خوب در مورد فن‌آوری ما این است که، حتی اگر چیز بزرگتر و بهتری ارائه شود، داده‌ها هنوز برای مدت طولانی ایمن خواهند بود و می‌توانند به راحتی به آن فناوری جدید منتقل شوند. فناوری ما کاملاً مناسب داده‌هایی است که شخص می‌خواهد برای حفظ دهه‌ها یا قرن‌ها بدون اینکه به آن فکر کنم.»