Saat kita menghasilkan lebih banyak data, kebutuhan penyimpanannya dengan kepadatan tinggi yang tetap stabil dari waktu ke waktu menjadi sangat penting. Film berbasis nanopartikel baru berukuran 80 kali lebih tipis dari rambut manusia dapat membantu untuk memenuhi kebutuhan ini dengan menyediakan bahan yang sebanding dengan 1000 kali lebih banyak data daripada DVD dalam sebuah film 10×10 sentimeter. Ini sebanding dengan 8,5 TB. Teknologi baru ini, suatu hari nanti memungkinkan perangkat dalam ukuran kecil yang menangkap dan menyimpan gambar objek 3-D atau orang.
“Di masa depan, lembar film baru ini dapat dimasukkan ke dalam chip penyimpanan kecil yang merekam informasi warna 3-D yang nantinya dapat dilihat sebagai hologram 3-D dengan detail realistis,” kata Shencheng Fu, yang memimpin peneliti dari Northeast Normal University di China yang mengembangkan film baru ini. “Karena media penyimpanan adalah lingkungan yang stabil, perangkat dapat digunakan di luar atau bahkan dibawa ke dalam kondisi radiasi luar angkasa yang keras.”
Dalam jurnal Optical Materials Express , para periset memerinci fabrikasi film baru mereka dan menunjukkan kemampuan teknologi untuk digunakan pada sistem penyimpanan holografis yang stabil secara lingkungan. Film-film ini tidak hanya menyimpan data dalam jumlah besar, tetapi data tersebut juga dapat diambil dengan kecepatan hingga 1 GB per detik, yang kira-kira dua puluh kali kecepatan pembacaan memori tercepat saat ini.
Film baru ini dirancang untuk penyimpanan data holografik, teknik yang menggunakan laser untuk membuat dan membaca rekreasi holografik 3-D data dalam sebuah material. Karena dapat merekam dan membaca jutaan bit sekaligus, penyimpanan data holografik jauh lebih cepat daripada pendekatan optik dan magnetik yang biasanya digunakan untuk penyimpanan data hari ini, yang merekam dan membaca bit individual satu per satu.
Pendekatan holografik juga memiliki kepadatan tinggi karena merekam informasi di seluruh volume 3-D materi, tidak hanya di permukaan, dan dapat merekam beberapa gambar di area yang sama menggunakan cahaya pada sudut yang berbeda atau terdiri dari beberapa warna yang berbeda.
Sebelumnya, para peneliti telah bereksperimen dengan menggunakan nanocomposites logam-semikonduktor sebagai media untuk menyimpan hologram nano dengan resolusi spasial tinggi. Film berpori yang terbuat dari titania semikonduktor dan nanopartikel perak menjanjikan untuk aplikasi ini karena mereka berubah warna ketika terkena berbagai panjang gelombang, atau warna, sinar laser dan karena satu set gambar 3-D dapat direkam di area fokus sinar laser menggunakan satu langkah. Meskipun film dapat digunakan untuk penyimpanan data holografik dalam berbagai panjang gelombang, paparan sinar UV dapat menghapus data, membuat film jenis ini tidak stabil untuk penyimpanan informasi jangka panjang.
Merekam gambar holografik ke dalam film titania-perak melibatkan penggunaan laser untuk mengubah partikel perak menjadi kation perak, yang memiliki muatan positif karena elektron ekstra.
“Kami melihat bahwa sinar UV dapat menghapus data karena menyebabkan elektron untuk mentransfer dari film semikonduktor ke nanopartikel logam, mendorong transformasi photo yang sama seperti laser,” kata Fu. “Memasukkan molekul penerima elektron ke dalam sistem menyebabkan beberapa elektron mengalir dari semikonduktor ke molekul-molekul ini, melemahkan kemampuan sinar UV untuk menghapus data dan menciptakan media penyimpanan data high-density yang stabil secara lingkungan.”
Untuk film yang baru dikembangkan ini, para peneliti menggunakan molekul penerima elektron yang hanya berukuran 1 hingga 2 nanometer untuk mengganggu aliran elektron dari semikonduktor ke nanopartikel logam. Mereka memfabrikasi film semikonduktor dengan struktur nanopori sarang lebah yang memungkinkan nanopartikel, molekul penerima elektron dan semikonduktor untuk semua antarmuka satu sama lain. Ukuran ultrasound dari molekul penerima elektron memungkinkan mereka untuk melekat di dalam pori-pori tanpa mempengaruhi struktur pori. Film yang terakhir dibuat berukuran hanya setebal 620 nanometer (1 nano meter= sepermiliar meter).
Para peneliti menguji film-film baru mereka dan menemukan bahwa hologram dapat dituliskan secara efisien dan dengan stabilitas tinggi bahkan di hadapan sinar UV. Para peneliti juga menunjukkan bahwa menggunakan elektron-akseptor untuk mengubah aliran elektron membentuk jalur transfer elektron ganda, membuat material merespon lebih cepat terhadap sinar laser dan sangat mempercepat kecepatan penulisan data.
“Partikel yang terbuat dari logam mulia seperti perak biasanya dipandang sebagai media respons-lambat untuk penyimpanan optik,” kata Fu. “Kami menunjukkan bahwa menggunakan aliran pengangkutan elektron yang baru meningkatkan kecepatan respon optik dari partikel sambil tetap mempertahankan keuntungan lain partikel untuk penyimpanan informasi.”
Para peneliti berencana untuk menguji stabilitas lingkungan dari film baru mereka dengan melakukan tes di luar ruangan. Mereka juga menunjukkan bahwa aplikasi kehidupan nyata dari film ini akan membutuhkan pengembangan teknik-teknik rekonstruksi citra 3-D dan metode efisiensi tinggi untuk presentasi warna untuk menampilkan atau membaca data yang disimpan.
