다이아몬드는 데이터 저장을 위한 유망한 재료이며 이제 과학자들은 개별 원자에도 더 많은 데이터를 기록할 수 있는 새로운 방법을 시연했습니다.이 기술은 물리적인 한계를 우회하고 서로 다른 색상의 빛을 사용하여 동일한 지점에 데이터를 씁니다. 다이아몬드는 데이터 저장 매체로서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 최근 개발로 10억 개의 블루레이 디스크에 해당하는 2인치(5cm) 다이아몬드 웨이퍼가 생산되었습니다.
흥미롭게도 이는 다이아몬드 자체가 아닌 재료의 작은 질소 결함에 데이터를 기록함으로써 작동합니다. 이러한 결함은 빛을 흡수하므로 "색상 중심"이라고 합니다.
일반적으로 광학 저장 기술에는 데이터를 얼마나 세밀하게 기록할 수 있는지에 대한 엄격한 제한이 있습니다. 결국 레이저 빔이 초점을 맞출 수 있는 가장 작은 직경에는 제한이 있습니다. 이 직경을 회절 한계라고 하며 사용된 빛의 파장에 비례합니다.
이번 연구의 공동 저자인 톰 델로드(Tom Delord)는 "회절 한계보다 작은 해상도로 데이터를 기록하는 데 이러한 빔을 사용할 수 없다. 회절 한계보다 작은 빔을 이동하면 기록된 데이터에 영향을 미치기 때문이다. 그래서 일반적으로 광학 메모리는 파장을 단축(파란색으로 이동)하여 저장 용량을 늘리는데, 이것이 우리가 '블루라이트' 기술을 갖게 된 이유이다."라고 말했습니다.
그러나 이 새로운 연구에서 뉴욕 시립대학교(CUNY)의 연구원들은 회절 한계를 극복하는 방법을 찾았습니다. 비결은 서로 다른 파장의 빛을 사용하여 회절 한계보다 더 가까운 색상의 중심에 데이터를 쓰는 것입니다. 예를 들어 두 개의 "녹색"을 나란히 배치하는 것은 불가능할 수 있지만 녹색, 빨간색, 파란색을 번갈아 사용하면 이론적으로 단일 색상보다 한 영역에 3배 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다.
Delord는 "우리가 한 일은 협대역 레이저와 극저온 조건을 사용하여 이러한 색상 중심의 전하를 매우 정확하게 제어하는 것"이라고 말했습니다. "이 새로운 방법을 사용하면 이전보다 훨씬 더 미세한 수준, 심지어 개별 원자까지 작은 데이터 비트를 쓰고 읽을 수 있습니다."
테스트에서 연구팀은 이 기술이 평방인치당 25GB(6.4제곱센티미터)의 데이터 밀도로 동일한 위치에서 서로 다른 주파수로 12개의 서로 다른 이미지를 각인할 수 있음을 입증했습니다. 이에 비해 표준 단일 레이어 Blu-ray 디스크는 전체 표면에 너무 많은 용량을 갖습니다. 추가 보너스로 이 기술은 되돌릴 수 있으므로 기본적으로 데이터를 필요한 만큼 여러 번 쓰고, 지우고, 다시 쓸 수 있습니다.
연구팀은 추가 연구를 통해 이 기술을 다른 재료에 적용할 수 있으며 잠재적으로 극저온 조건이 아닌 실온에서 적용할 수 있다고 말합니다.
이번 연구는 Nature Nanotechnology 저널에 게재됐다.