Las grabaciones de audio de tamaño nanométrico podrían indicar un avance en el almacenamiento

La industria cinematográfica empleó la grabación óptica de sonido en película durante más de 80 años, al menos antes de que se hiciera cargo de la grabación digital. Ahora, un equipo de investigadores puede haber descubierto una nueva forma de almacenar datos de forma óptica en una escala mucho más pequeña, mediante la grabación de un 'nano piano' en un sustrato de película plasmónica por primera vez.

El grupo, dirigido por la profesora asociada de MechSE de la Universidad de Illinois, Kimani Toussaint, utilizó una serie de nanoantenas de pajarita (pBNA) de oro, apoyadas en pilares, para almacenar clips de audio en un chip con dimensiones que son aproximadamente equivalentes al grosor del cabello humano. Eso le da aproximadamente 5.600 veces la capacidad de almacenamiento en comparación con la película magnética.

Con este método, puede almacenar información de sonido como una forma de onda de intensidad variable o una forma de onda de frecuencia variable. Para probarlo, el grupo almacenó ocho notas musicales, como Do central, D y E, en un chip pBNA y luego las reprodujo para formar una pequeña melodía. El resultado: un teclado musical plasmónico o 'nano piano'. La foto de abajo muestra un concepto del nano piano tocando 'Twinkle, Twinkle, Little Star'. Las nanoantenas de pajarita apoyadas en pilares (abajo a la izquierda) se pueden usar para grabar notas musicales distintas, como se muestra en las imágenes de microscopía de campo oscuro obtenidas experimentalmente (abajo a la derecha).



Nano piano

Un concepto del nano piano tocando 'Twinkle, Twinkle, Little Star'. (Crédito: Universidad de Illinois)

“Nuestro enfoque es análogo al método del 'sonido óptico', que se desarrolló alrededor de la década de 1920 como parte del esfuerzo por hacer películas 'parlantes'”, dice el equipo. dijo en un comunicado. Ese proceso normalmente es más o menos así: una pastilla de audio (como un micrófono) modula eléctricamente una fuente de lámpara. Las variaciones en la intensidad de la fuente de luz se codifican en una película fotográfica semitransparente. Luego, lo decodifica iluminando la película con la misma fuente de luz y captando cambios en la transmisión de luz en un detector óptico, que a su vez puede estar conectado a altavoces.

Lo que hizo este equipo de investigación fue utilizar las pBNA para hacer lo que hace la película fotográfica en el ejemplo anterior. Escribieron la información de audio directamente en nanoestructuras usando un láser en un microscopio óptico, y luego la reprodujeron usando el mismo microscopio. imaginando la forma de onda en una cámara digital y procesándola. Anteriormente, el mismo equipo demostró que los pBNA permiten una conducción térmica reducida en comparación con las nanoantenas de pajarita estándar, y pueden calentarse cuando se irradian con luz láser de baja potencia. Eso, a su vez, derrite sutilmente el oro y cambia la respuesta óptica general.

Las posibilidades van más allá de la grabación de audio a nanoescala. “El almacenamiento de datos es un área interesante en la que pensar”, dijo Toussaint. “Por ejemplo, se puede considerar la aplicación de este tipo de nanotecnología para mejorar el nicho, pero aún importante, la tecnología analógica utilizada en el área del almacenamiento de archivos, como el uso de microfichas. Además, nuestro trabajo tiene potencial para el procesamiento de información en chip basado en plasmónicos '.

Y todo esto está en el ámbito analógico; hay mucho potencial para el almacenamiento digital. 'Una propiedad característica de la plasmónica es el espectro', dijo Hao Chen, un ex postdoctorado en el laboratorio PROBE de Toussaint y el primer autor del artículo. “Los cambios morfológicos a nanoescala bien controlados, que se originan a partir de un efecto térmico inducido por plasmones, permiten un cambio espectral de hasta 100 nm de las nanoantenas. Empleando este grado de libertad espectral como una coordenada de amplitud, se puede mejorar la capacidad de almacenamiento. Además, aunque nuestra grabación de audio se centró en el almacenamiento de datos analógicos, en principio todavía es posible transformarlos en almacenamiento de datos digitales haciendo que cada pajarita sirva como una unidad de bit 1 o 0 ”. Al modificar el tamaño de la pajarita, dijo Chen, es factible mejorar aún más la capacidad de almacenamiento.

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