Forskare från Australien och Kina har utnyttjat guldets hållbara kraft för att demonstrera en ny typ av optisk disk med hög kapacitet som kan lagra data säkert i mer än 600 år.

Tekniken kan erbjuda en mer kostnadseffektiv och hållbar lösning på det globala datalagringsproblemet samtidigt som den möjliggör den kritiska pivoten från Big Data till Long Data, öppna nya vetenskapsområden.

Den senaste explosionen av Big Data och molnlagring har lett till en parallell explosion i energisugna datacenter. Dessa centra förbrukar inte bara kolossala mängder energi - som förbrukar cirka 3 procent av världens elförsörjning - utan är i stor utsträckning beroende av hårddiskar som har begränsad kapacitet (upp till 2 TB per hårddisk) och livslängd (upp till två år).

Nu forskare från RMIT University i Melbourne, Australien, och Wuhan Institute of Technology, Kina, har använt guldnanomaterial för att demonstrera en nästa generations optisk disk med upp till 10 TB kapacitet - ett lagringssteg på 400 procent - och en livslängd på sex århundraden.

Tekniken kan radikalt förbättra datacentrernas energieffektivitet - använder 1000 gånger mindre ström än ett hårddiskcenter - genom att kräva mycket mindre kylning och göra upp med den energikrävande uppgiften att datamigrera vartannat år. Optiska skivor är också mycket säkrare än hårddiskar.

Ledande utredare, RMIT -universitetets framstående professor Min Gu, sade forskningen banar väg för utvecklingen av optiska datacenter för att hantera både världens datalagringsutmaning och stödja den kommande Long Data -revolutionen.

"All data vi genererar under Big Data -eran - över 2,5 kvintilljoner byte om dagen - måste lagras någonstans, men våra nuvarande lagringstekniker utvecklades under olika tider, "Sa Gu.

"Även om optisk teknik kan utöka kapaciteten, de mest avancerade optiska diskar som hittills utvecklats har bara 50 års livslängd.

"Vår teknik kan skapa en optisk disk med den största kapaciteten av någon optisk teknik som utvecklats hittills och våra tester har visat att den kommer att pågå över ett halvt årtusende.

"Även om det behövs ytterligare arbete för att optimera tekniken - och vi är angelägna om att samarbeta med industriella samarbetspartners för att driva forskningen framåt - vet vi att denna teknik är lämplig för massproduktion av optiska skivor så potentialen är svindlande."

Världen förändras från Big Data till Long Data, vilket gör det möjligt att upptäcka nya insikter genom gruvdrift av massiva datamängder som fångar förändringar i den verkliga världen under årtionden och århundraden.

Huvud författare, Senior forskare Dr Qiming Zhang från RMIT's School of Science, sade att den nya tekniken kan utöka horisonten för forskning genom att hjälpa till att främja framväxten av Long Data.

"Long Data erbjuder en oöverträffad möjlighet för nya upptäckter inom nästan alla områden - från astrofysik till biologi, samhällsvetenskap till företagen - men vi kan inte låsa upp den potentialen utan att ta itu med lagringsutmaningen, "Sa Zhang.

"Till exempel, att studera mutationen av bara ett mänskligt släktträd, 8 terabyte data krävs för att analysera genomerna över 10 generationer. Inom astronomi, Square Kilometer Array (SKA) radioteleskop producerar 576 petabyte rå data per timme.

"Under tiden hanterar initiativet Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) för att 'karta' den mänskliga hjärnan data mätt i yottabyte, eller en biljon terabyte.

"Dessa enorma mängder data måste hålla i generationer för att vara meningsfulla. Att utveckla lagringsenheter med både hög kapacitet och lång livslängd är viktigt, så vi kan inse vilken inverkan forskning med Long Data kan ha i världen. "

Den nya tekniken bakom tekniken - utvecklad över fem år - kombinerar guldnanomaterial med ett hybridglasmaterial som har enastående mekanisk hållfasthet.

Forskningen fortskrider tidigare banbrytande arbete av Gu och hans team som slog igenom den till synes okrossbara optiska gränsen för blu-ray och gjorde det möjligt för data att lagras över hela spektrumet av synliga ljusstrålar.

Hur det fungerar

Forskarna har visat optiskt långt dataminne i en ny nanoplasmonisk hybridglasmatris, skiljer sig från de konventionella materialen som används i optiska skivor.

Glas är ett mycket hållbart material som kan hålla upp till 1000 år och kan användas för att lagra data, men har begränsad lagringskapacitet på grund av sin oflexibilitet.

Teamet kombinerade glas med ett organiskt material, halvera dess livslängd men radikalt öka kapaciteten.

För att skapa den nanoplasmoniska hybridglasmatrisen, guldnanoroder införlivades i en hybridglaskomposit, känd som organisk modifierad keramik.

Forskarna valde guld eftersom som glas, den är robust och mycket hållbar. Guldnanopartiklar gör att information kan registreras i fem dimensioner - de tre dimensionerna i rymden plus färg och polarisation.

Tekniken bygger på en sol-gelprocess, som använder kemiska prekursorer för att producera keramik och glas med bättre renhet och homogenitet än konventionella processer.