Окисленный графен превратили в хранилище голограмм

Группа физиков из технологического университета Суинберн (Мельбурн, Австралия) предложила использовать оксид графена для оптической записи информации. Ученые показали, что облучение этого материала лазером способно поменять его коэффициент преломления и за счет этого создать неоднородности, которые могут хранить считываемые другим лазером данные. Первые опыты показали, что методика позволяет достичь плотности записи около 200 гигабайт на кубический сантиметр. Подробности приведены в статье исследователей для журналаScientific Reports.

Ученые использовали в своей работе то, что оксид графена при облучении лазером мощностью несколько милливатт (это соответствует лазерам в обычных DVD-проигрывателях и лазерным указкам средней дальнобойности) переходит в восстановленную форму. Фактически он превращается в обычный графен с небольшим количеством присоединенных к нему атомов кислорода, и такой восстановленный графен в последние несколько лет активно изучался как перспективный материал для микроэлектроники. Но новое исследование показало, что процесс фотовосстановления сопровождается резким, в десятки раз, ростом коэффициента преломления. Этот факт физики предложили использовать для хранения данных.

Используя лазер и оптическую систему, позволяющую фокусировать его луч на отдельном слое прозрачного пластика с графеновыми чешуйками, ученые создали в опытном образце две расположенные друг над другом голограммы. Это не было записью информации в стандартной для компакт-дисков цифровой форме, но два изображения (австралийские физики выбрали кенгуру и коалу) были сформированы из отдельных точек. Каждую такую точку теоретически можно использовать как место хранения одного бита данных. Расстояние между голограммами составило 20 микрометров, размер пикселя достиг 1,5 микрометров.

Простые расчеты показали, что подобная запись позволяет разместить в одном кубическом сантиметре около 200 гигабит. Это меньше плотности хранения данных в современных серийных твердотельных накопителях или даже флеш-картах (карта в форм-факторе microSD на 64 гигабайта, то есть более 500 гигабит, занимает много меньше кубического сантиметра), однако ученые указывают на то, что методику можно усовершенствовать путем более точной фокусировки лазера. Кроме того, замена объектива, который позволит считывать информацию со слоев с меньшими промежутками между друг другом, также способна увеличить достигнутый в экспериментах показатель в разы или даже на порядок.

Графен (и материалы на его основе) активно исследуются из-за своих уникальных свойств. Теоретически, графеновые полосы должны иметь очень высокую прочность на разрыв, а высокая подвижность носителей заряда в графене делает его привлекательным для микроэлектроники. Практически же графен пока используется в ограниченных количествах для производства композитных материалов, а также в качестве подкладки под образцы при исследованиях с помощью электронного микроскопа. Для промышленного применения требуется разработать как дешевые технологичные приемы синтеза и обработки материала, так и устройства, которые будут заметно превосходить аналоги из традиционных материалов.