Med hjälp av en fokuserad laserstråle, forskare kan manipulera egenskaper hos nanomaterial, sålunda "skriver" information på ettskiktsmaterial. På detta sätt, den tunnaste ljusskivan på atomnivå demonstrerades.

Flaskhalsen i datalagringsområdet i atomär skala kan brytas med en enkel teknik, tack vare nya innovativa studier utförda av forskare från Nanjing Normal University (NJNU) och Southeast University (SEU).

Genom en enkel, effektiv och lågkostnadsteknik som involverar fokuserad laserstråle och ozonbehandling, forskarlag från NJNU och SEU, leds av professor Hongwei Liu, Prof. Junpeng Lu och Prof. Zhenhua Ni visade att fotoluminescens (PL) emission av WS ₂ monolager kan kontrolleras och modifieras, och följaktligen, den fungerar som den tunnaste lätta disken med omskrivningsbar datalagring och krypteringsmöjlighet.

"I vår barndom, de flesta av oss har sannolikt erfarenhet av att fokusera solljus på ett papper genom att förstora glas och försöka tända papperet. Den brända fläcken på papper är en sorts dataregistrering för tillfället. Istället för att fokusera solljus, vi fokuserar laserstrålen på modifierade material på atomnivå och studerar effekterna av den fokuserade laserstrålen på PL-emissioner från materialen, " sa prof. Lu.

Datalagring och kryptering:information "ritad" på ozonbehandlad WS ₂ filmer

På grund av sin fördel med direkt synlighet, PL anses vanligtvis vara en idealisk teknik när det gäller kryptering och dekrypteringsdatalagring. För en enkel och effektiv krypteringsmetod för datalagring, följande aspekter önskas:(i) direktskrivning (snabb inskrivningshastighet); (ii) Hög säkerhetsnivå. (iii) Stor datalagringskapacitet. (iv) visuell dekrypteringsläsning; (v) raderingsförmåga.

För att möta dessa tekniska utmaningar, forskare visar den tunnaste ljusskivan med krypteringsfunktion.

Genomskrivning och raderbar kryptering realiseras på WS ₂ monolager. Inskrivning och utläsning av information möjliggörs genom direkt kontroll av fluorescenskontrasten hos WS ₂ monolager. Ozon och fokuserad laserstråleskanning används för att på begäran manipulera PL-utsläpp och realisera kryptering.

Med detta enkla och billiga tillvägagångssätt, forskarna kunde använda den fokuserade laserstrålen för att selektivt "skriva" information till vilken del av filmen som helst för att lagra krypterad data. Dessutom, de skrivna uppgifterna är raderbara, gör den lätta monolagerskivan återanvändbar.

Intressant, utvecklingen av PL-emission med olika skrivlasereffekter skulle kunna användas för att tilldela olika grånivåer. Tilldelningen med 16 grånivåer indikerar en typisk triangel WS ₂ monolager med en sidolängd på 60 μm kan lagra ~1 KB data. På grund av den höga rumsliga upplösningen och strömkänsligheten, lagringskapaciteten inom 1 nm tjocklek kan vara upp till ~62,5 MB/cm ² och skrivhastigheten kan nå ~6,25 MB/s. Denna teknik kommer att vara fördelaktig för att utöka den optiska krypteringen till lågdimensionell regim, erbjuder en oväntad informationssäker lösning för att utbyta data.

Denna innovation publicerades först online i tidskriften Avancerade funktionella material den 24 juni 2021.

Det snabbväxande informationsfältet kräver högre säkerhet och större lagringskapacitet. För att utveckla lätta skivor som uppfyller industristandarden, Forskarteamen från NJNU och SEU kommer att utvidga den mångsidiga fokuserade laserstråletekniken till ettskiktsmaterial i wafer-skala. Dessutom, de kommer att undersöka ytterligare förbättring av lagringsförmågan hos ljusskivor via normal stapling.