Forskare från University of Illinois i Urbana-Champaign har visat den första inspelningen av optiskt kodat ljud på en icke-magnetisk plasmonisk nanostruktur, öppna dörren för flera användningsområden inom informationsbehandling och arkivlagring.

"Chipsets mått motsvarar ungefär tjockleken på människohår, "förklarade Kimani Toussaint, docent i mekanisk vetenskap och teknik, som ledde forskningen.

Specifikt, den fotografiska filmegenskapen som visas upp av en rad nya guld, pelarstödda bowtie nanoantennas (pBNA)-som tidigare upptäcktes av Toussaints grupp-utnyttjades för att lagra ljud- och ljudfiler. Jämfört med den konventionella magnetiska filmen för analog datalagring, lagringskapaciteten för pBNA är cirka 5, 600 gånger större, vilket indikerar ett stort antal möjliga lagringsanvändningar.

För att visa sin förmåga att lagra ljud- och ljudfiler, forskarna skapade ett musikaliskt tangentbord eller "nano piano, "använder de tillgängliga noterna för att spela den korta låten, "Tindra, Tindra, Liten stjärna."

"Datalagring är ett intressant område att tänka på, "Sa Toussaint." Till exempel, man kan överväga att tillämpa denna typ av nanoteknik för att förbättra nischen, men ändå viktigt, analog teknik som används inom arkivlagring, till exempel användning av mikrofiche. Dessutom, vårt arbete har potential för on-chip, plasmonbaserad informationsbehandling. "

Forskarna visade att pBNA kan användas för att lagra ljudinformation antingen som en vågform med varierande intensitet eller som en vågform med varierande intensitet. Åtta grundläggande musiknoter, inklusive mitten C, D, och E, lagrades på ett pBNA -chip och hämtades sedan och spelades upp i önskad ordning för att göra en låt.

"En karakteristisk egenskap hos plasmonik är spektrumet, "sa Hao Chen, en tidigare postdoktor i Toussaint's PROBE -laboratorium och den första författaren till uppsatsen, "Plasmonassisterad ljudinspelning, "som förekommer i Nature Publishing Groups Vetenskapliga rapporter . "Ursprunget från en plasmoninducerad termisk effekt, välkontrollerade nanoskala morfologiska förändringar tillåter så mycket som ett 100 nm spektralskifte från nanoantennerna. Genom att använda denna spektrala frihetsgrad som en amplitudkoordinat, lagringskapaciteten kan förbättras. Dessutom, även om vår ljudinspelning fokuserade på analog datalagring, i princip är det fortfarande möjligt att övergå till digital datalagring genom att varje bowtie fungerar som en enhet bit 1 eller 0. Genom att ändra storleken på bowtie, det är möjligt att ytterligare förbättra lagringskapaciteten. "

Teamet visade tidigare att pBNA upplever minskad värmeledning i jämförelse med vanliga bowtie-nanoantenner och kan lätt bli het när de bestrålas av lågeffekts laserljus. Varje bowtie -antenn är ungefär 250 nm över i dimensioner, med var och en stödd på 500 nm höga kiseldioxidstolpar. En konsekvens av detta är att optisk belysning resulterar i subtil smältning av guldet, och därmed en förändring av det totala optiska svaret. Detta visar sig som en skillnad i kontrast under vitt ljus.

"Vår metod är analog med metoden för" optiskt ljud, 'som utvecklades omkring 1920 -talet som en del av ansträngningen att göra' talande 'filmer, "sa teamet i sin tidning." Även om det fanns variationer av denna process, de delade alla samma grundprincip. En ljudhämtning, t.ex., en mikrofon, modulerar elektriskt en lampkälla. Variationer i ljuskällans intensitet är kodade på halvtransparent fotografisk film (t.ex. som variation i område) eftersom filmen är rumsligt översatt. Avkodning av denna information uppnås genom att belysa filmen med samma ljuskälla och plocka upp förändringarna i ljusöverföringen på en optisk detektor, som i sin tur kan anslutas till högtalare. I det arbete som vi presenterar här, pBNA tjänar rollen som den fotografiska filmen som vi kan koda med ljudinformation via direkt laserskrivning i ett optiskt mikroskop. "

I deras tillvägagångssätt, forskarna spelar in ljudsignaler med ett mikroskop för att skanna en ljudmodulerad laserstråle direkt på deras nanostrukturer. Hämtning och efterföljande uppspelning uppnås genom att använda samma mikroskop för att avbilda den inspelade vågformen på en digitalkamera, varigenom enkel signalbehandling kan utföras.

Förutom Toussaint och Chen, medförfattare i PROBE-teamet inkluderar Abdul Bhuiya och Qing Ding, både doktorander i el- och datateknik.