Le domaine du stockage de données connaît une croissance exponentielle, poussant les technologies actuelles à leurs limites. Les dispositifs de mémoire optique, utilisant la lumière pour lire et écrire les informations, émergent comme une solution d’avenir. Une équipe de chercheurs américains a récemment proposé un nouveau concept de mémoire optique, qui élargit les horizons pour un stockage plus efficace et dense.
Les scientifiques du Laboratoire national d’Argonne et de l’Université de Chicago ont élaboré un modèle théorique d’un nouveau type de mémoire optique. L’approche repose sur le transfert de données optiques d’un élément de terre rare, intégré dans un matériau solide, vers un défaut quantique proche.
Giulia Galli, chercheuse principale à Argonne et professeure à l’École Pritzker d’ingénierie moléculaire, a affirmé : «Les principes physiques fondamentaux régissant le transfert d’énergie entre les défauts ont été élucidés par notre équipe. Ils pourraient sous-tendre une méthode de stockage optique extrêmement efficace».
Surmonter les limites actuelles du stockage optique
Les méthodes traditionnelles de stockage optique, telles que les CD et les DVD, sont limitées par la diffraction de la lumière. Un point de données ne peut être plus petit que la longueur d’onde du laser utilisé pour écrire et lire les informations. Pour surmonter cet obstacle, l’incorporation de nombreux émetteurs de terres rares dans le matériau a été proposée par les chercheurs.
L’utilisation de longueurs d’onde légèrement différentes, une technique appelée multiplexage en longueur d’onde, permettrait à ces émetteurs de stocker davantage de données dans un même espace. Cette approche novatrice pourrait considérablement accroître la capacité de stockage des dispositifs optiques.
La faisabilité de l’approche a été démontrée par l’étude des exigences physiques nécessaires à un stockage optique efficace et dense. Des modèles d’un matériau théorique parsemé d’atomes d’émetteurs de terres rares à bande étroite ont été créés. Ces atomes absorbent la lumière et la réémettent à des longueurs d’onde spécifiques et étroites.
La capture de cette lumière à longueur d’onde étroite par un défaut quantique proche a été mise en évidence par les chercheurs. Swarnabha Chattaraj, chercheur postdoctoral à Argonne, a expliqué : «La théorie nécessaire pour prédire le fonctionnement du transfert d’énergie entre les émetteurs et les défauts a été développée par notre équipe. Cette théorie nous a ensuite permis de déterminer les règles de conception pour le développement potentiel de nouvelles mémoires optiques».
Des découvertes pour l’avenir du stockage de données
Une découverte majeure a été faite par les scientifiques : lorsque les défauts quantiques absorbent la bande étroite d’énergie des atomes voisins, ils ne se contentent pas de passer à un état excité, mais inversent également leur état de spin. Cette transition d’état de spin est difficile à inverser, suggérant que ces défauts pourraient stocker des données pendant de longues périodes.
De plus, les longueurs d’onde plus courtes de la lumière émise par les émetteurs de terres rares à bande étroite et la taille minuscule des défauts pourraient offrir une méthode de stockage de données plus dense que les autres approches optiques.
Bien que des questions subsistent concernant la durée de l’état excité et la lecture des données, la compréhension de ce processus de transfert d’énergie en champ proche représente un progrès significatif dans le domaine du stockage optique de données.
Légende illustration :
Article : ‘First-principles investigation of near-field energy transfer between localized quantum emitters in solids’ / ( 10.1103/PhysRevResearch.6.033170 ) – DOE/Argonne National Laboratory – Publication dans la revue Physical Review Research
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