Det finns många sätt att lagra data – digitalt, på en hårddisk eller med analog lagringsteknik, till exempel som ett hologram. I de flesta fall är det tekniskt ganska komplicerat att skapa ett hologram:Laserteknik med hög precision används normalt för detta.
Men om syftet bara är att lagra data i ett fysiskt objekt, så kan holografi göras ganska enkelt, vilket nu har demonstrerats vid TU Wien:En 3D-skrivare kan användas för att producera en panel av vanlig plast i vilken en QR-kod kan till exempel lagras. Meddelandet läses med hjälp av terahertz-strålar – elektromagnetisk strålning som är osynlig för det mänskliga ögat.
Forskningen publiceras i tidskriften Scientific Reports .
Ett hologram är helt annorlunda än en vanlig bild. I en vanlig bild har varje pixel en tydligt definierad position. Om du river av en bit av bilden går en del av innehållet förlorat.
I ett hologram bildas dock bilden av bidrag från alla delar av hologrammet samtidigt. Om du tar bort en bit av hologrammet kan resten fortfarande skapa hela bilden (om än kanske en suddigare version). Med hologrammet lagras informationen inte pixel för pixel, utan snarare sprids all information ut över hela hologrammet.
"Vi har tillämpat den här principen på terahertzstrålar", säger Evan Constable från Institute of Solid State Physics vid TU Wien. "Detta är elektromagnetiska strålar i intervallet runt hundra till flera tusen gigahertz, jämförbara med strålningen från en mobiltelefon eller en mikrovågsugn - men med en betydligt högre frekvens."
Denna terahertzstrålning skickas till en tunn plastplatta. Denna platta är nästan genomskinlig för terahertzstrålarna, men den har ett högre brytningsindex än den omgivande luften, så vid varje punkt på plattan ändrar den den infallande vågen lite. "En våg utgår sedan från varje punkt på plattan, och alla dessa vågor stör varandra", säger Constable. "Om du har justerat tjockleken på plattan på precis rätt sätt, punkt för punkt, ger överlagringen av alla dessa vågor exakt den önskade bilden."
Det liknar att kasta massor av små stenar i en damm på ett exakt beräknat sätt så att vattenvågorna från alla dessa stenar summerar till ett mycket specifikt övergripande vågmönster.
På så sätt gick det att koda en Bitcoin-plånboksadress (bestående av 256 bitar) i en plastbit. Genom att lysa terahertzstrålar med rätt våglängd genom denna plastplatta skapas en terahertzstrålebild som producerar exakt den önskade koden. "På detta sätt kan du säkert lagra ett värde på tiotusentals euro i ett föremål som bara kostar några cent", säger Constable.
För att plattan ska generera rätt kod måste man först räkna ut hur tjock plattan måste vara vid varje punkt, så att den ändrar terahertzvågen på exakt rätt sätt. Constable och hans medarbetare gjorde koden för att erhålla denna tjockleksprofil tillgänglig gratis på GitHub.
"När du har den här tjockleksprofilen behöver du bara en vanlig 3D-skrivare för att skriva ut plåten och du har den önskade informationen lagrad holografiskt", förklarar Constable. Syftet med forskningsarbetet var inte bara att göra holografi med terahertzvågor möjlig, utan också att visa hur väl tekniken för att arbeta med dessa vågor har utvecklats och hur just detta fortfarande ganska ovanliga område av elektromagnetisk strålning kan användas redan idag.
Mer information: E. Constable et al, Kodning av terahertz holografiska bitar med en datorgenererad 3D-printad fasplatta, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-56113-2
Tillhandahålls av Wiens tekniska universitet
