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Archivage : les chercheurs planchent sur des disques plasmoniques
Des scientifiques mettent au point un disque optique 40 % plus capacitif qu’un Blu-Ray et 143 fois plus rapide. Sa surface est composée de nano antennes qui réfléchissent une couleur particulière selon leur orientation.
Le stockage sur support optique n’est pas mort. Des chercheurs de l’université américaine de Purdue (dans l’Indiana) planchent sur l’amélioration de son principe avec des densités plus élevées et des lectures plus rapides. L’enjeu est de trouver un successeur au disque Blu-ray, lequel constitue une alternative aux bandes LTO pour l’archivage sur le long terme.
Les chercheurs parlent de générer des couleurs « plasmoniques », des nanoparticules métalliques et des « métasurfaces » ultrafines pour stocker des bits d’information sur un segment de surface de quelques nanomètres. Accessoirement, le débit de relecture des informations serait de 18,3 Gbit/s (2,3 Go/s), soit 143 fois plus rapide que les 128 Mbit/s (16 Mo/s) d’un disque Blu-ray HD de 100 Go de capacité, la version la plus moderne de ce support. Pour l’heure, les chercheurs ne sont parvenus qu’à stocker 5 % de données en plus par rapport au Blu-ray HD.
Principe de fonctionnement
La plasmonique – ou nanoplasmonique – est un domaine de recherche qui a trait à l’interaction entre les ondes lumineuses et des nanoparticules métalliques. Ici, une « métasurface » offre un relief composé de nanostructures – appelées « nano-antennes » – qui reflètent une couleur précise selon la manière dont elles sont orientées. Lors de l’enregistrement, les chercheurs font varier les orientations des nanoantennes afin de réfléchir différentes couleurs qui seront traduites en informations binaires lors de la relecture.
La métasurface offre une plus grande variété de couleurs et une résolution spatiale plus élevée que les autres matériaux, qui sont souvent basés sur des particules métalliques composites. Selon les chercheurs, la métasurface en aluminium est dépourvue de structures antireflets et supporte une épaisseur plus faible. Elle est par ailleurs bien adaptée aux procédés existants de nano-impression.
Les chercheurs ont proposé une structure de stockage basée sur des polygones, dans laquelle chaque polygone est constitué de 16 nanopixels. Chaque nanopixel est composé de quatre cellules, ou nano-antennes. L’orientation de chaque nano antenne lui donne une couleur unique. De cette façon, un système d’imagerie peut récupérer la séquence de couleurs correspondante de chaque polygone.
Le stockage plasmonique peut générer une large gamme de couleurs distinctes, ce qui permet de stocker davantage de données dans un espace limité. Plusieurs analyseurs peuvent lire simultanément plusieurs cellules de stockage, ce qui permet d’accélérer considérablement les opérations de lecture.
Dans leur prototype, les chercheurs ont stocké 3 bits de données par nanopixel, ce qui permet des densités et des vitesses de lecture supérieures à celles d’un disque Blu-ray. Sur la base de leurs premières simulations, les chercheurs pensent pouvoir stocker 4 bits de données dans chaque nanopixel, ce qui doit servir à obtenir une densité de 40 % supérieure à celle d’un disque Blu-ray (soit 140 Go) et une vitesse de lecture 191 fois plus rapide.
Utilisations
Selon les chercheurs, les disques plasmoniques peuvent être fabriqués à peu près de la même manière que les disques optiques traditionnels
Dans sa forme actuelle, le disque plasmonique est un support à écriture unique et lecture multiple (WORM) qui promet des performances de lecture supérieures à celles des autres supports de stockage optique. Il est donc bien adapté aux lectures intensives d’un stockage froid ou archivé, comme les applications analytiques qui intègrent le Machine learning, l’analyse prédictive et d’autres technologies avancées.
De manière plus générale, les disques plasmoniques pourraient servir à l’archivage de données. Un support à lecture rapide peut faire gagner beaucoup de temps à une entreprise lorsqu’elle tente de retrouver des informations spécifiques ou lorsqu’elle doit restaurer dans l’urgence ses systèmes après un incident ou une cyberattaque.
Différences par rapport au stockage optique traditionnel
Le support utilisé lors des démonstrations avait la même taille qu’un disque optique standard, soit 12 centimètres de diamètre. Il tournait à 5 000 tours par minute, soit une vitesse comparable à celle d’un disque Blu-ray.
Sur les disques optiques actuels, les données sont stockées sous forme de creux et de bosses microscopiques, les creux étant gravés dans une couche réfléchissante. Les différences de réflexion entre les creux et les bosses déterminent les bits 0 et 1. Sur le disque plasmonique, les nanoantennes orientées à la surface d’un film d’aluminium doivent offrir in fine 40 % de capacité en plus par portion de surface.
Le disque plasmonique mis au point par les scientifiques de Purdue en est encore aux premiers stades de la recherche et ne comporte qu’un seul matériau pour le stockage de données WORM. Sur les disques optiques traditionnels, on trouve trois matériaux, selon l’usage : contenu préenregistré en usine, WORM, ou disque réinscriptible. Pour enregistrer les données dans le prototype plasmonique, les chercheurs ont utilisé un système de lithographie par faisceau électronique. Cependant, ils espèrent mettre au point un dispositif moins cher et plus adapté à un appareil d’appoint.
Reste à savoir s’ils en auront le temps. De nos jours, le stockage optique sur disque est menacé par des innovations qui prennent un chemin fort différent. Citons par exemple, le projet Silica de Microsoft qui vise à utiliser un laser pour stocker très rapidement des données dans du cristal de quartz, censé avoir une meilleure durée de vie que les disques de résine. IBM a de son côté travaillé sur un concept appelé « Racetrack Memory », qui applique un courant électrique sur des fils microscopiques afin d’en polariser des segments dans un sens ou dans l’autre. Les scientifiques s’intéressent aussi activement au stockage sur ADN.
