Kim cương là một vật liệu triển vọng cho việc lưu trữ dữ liệu, và bây giờ các nhà khoa học đã thử nghiệm một cách mới để đóng gói thêm nhiều dữ liệu hơn vào nó, đến mức đơn nguyên tử. Kỹ thuật này vượt qua một giới hạn vật lý bằng cách viết dữ liệu vào cùng những vị trí trong ánh sáng có màu khác nhau.
Kim cương có tiềm năng lớn làm phương tiện lưu trữ dữ liệu – những phát triển gần đây đã tạo ra những chiếc đĩa có đường kính 2 inch (5 cm) từ chất liệu này có thể lưu trữ lượng dữ liệu tương đương với một tỷ đĩa Blu-Ray. Một cách hấp dẫn là nó hoạt động không phải bằng cách viết dữ liệu vào kim cương mà là vào những khuyết điểm nitơ nhỏ trong chất liệu. Những khuyết điểm này có thể hấp thụ ánh sáng, khiến chúng được gọi là “trung tâm màu.”
Thường thì, các công nghệ bộ nhớ quang học có một giới hạn khó khăn về cách họ có thể viết dữ liệu – sau tất cả, có một đường kính tối thiểu mà tia laser có thể được tập trung vào. Được biết đến là giới hạn phân tán, điều này tỷ lệ với bước sóng của ánh sáng được sử dụng.
“Bạn không thể sử dụng một tia như vậy để viết với độ phân giải nhỏ hơn giới hạn phân tán vì nếu bạn dịch chuyển tia ít hơn điều đó, bạn sẽ ảnh hưởng đến những gì bạn đã viết,” Tom Delord, cộng tác viên của nghiên cứu, nói. “Do đó, thông thường, bộ nhớ quang tăng dung lượng lưu trữ bằng cách làm bước sóng ngắn hơn (chuyển sang màu xanh dương), đó là lý do tại sao chúng ta có công nghệ ‘Blu-ray’.”
Nhưng trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Thành phố New York (CUNY) đã tìm ra cách để vượt qua giới hạn phân tán. Chiêu này là sử dụng các bước sóng ánh sáng khác nhau để viết dữ liệu vào trung tâm màu nằm gần nhau hơn so với giới hạn phân tán cho phép – bạn có thể không thể đặt hai “màu xanh” cạnh nhau, ví dụ, nhưng nếu bạn xen kẽ giữa màu xanh, đỏ và xanh dương, lý thuyết bạn có thể lưu trữ dữ liệu nhiều hơn ba lần so với việc sử dụng một màu đơn.
“Những gì chúng tôi đã làm là kiểm soát rất chính xác điện tích của những trung tâm màu này bằng cách sử dụng laser dải hẹp và điều kiện cryogenic,” Delord nói. “Phương pháp mới này cho phép chúng tôi về cơ bản viết và đọc các bit dữ liệu ở mức tinh tế hơn so với trước đây, xuống đến mức đơn nguyên tử.”
Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chứng minh được rằng kỹ thuật này có thể in 12 hình ảnh khác nhau vào cùng một vị trí ở các tần số khác nhau, đạt được mật độ dữ liệu là 25 GB trên mỗi inch vuông (6.4 cm vuông). Đối chiếu, đó chính là lượng dữ liệu mà một đĩa Blu-Ray tiêu chuẩn có trên toàn bề mặt của nó. Như một lợi ích bổ sung, kỹ thuật này có thể đảo ngược, do đó dữ liệu có thể được viết, xóa và viết lại bao nhiêu lần cần thiết.
Với công việc tiếp theo, nhóm nghiên cứu nói rằng kỹ thuật này có thể được áp dụng cho các vật liệu khác và hy vọng là ở nhiệt độ phòng thay vì điều kiện cryogenic.