[發明專利]用于光學數據存儲的介質、系統和方法

有效

• 申請號: 201680058808.2
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN108292511B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 顧敏;曹耀宇;甘棕松;李向平;本杰明·馬斯福特;任浩然;張啟明
• 申請（專利權）人: 上海納光信息科技有限公司
• 主分類號: G11B7/254
• 分類號: G11B7/254;G11B7/245;G11B7/243;G11B7/241;G11B7/0037;G11B7/242
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明實施例公開了一種提供了用于光學數據存儲的介質、系統和方法。用作光學數據記錄介質的納米復合材料包括被嵌入在主體基質中的納米粒子，其中，主體基質包括具有高結構穩定性的材料，并且納米粒子包括光學功能成分，該光學功能成分具有第一物理或化學狀態并且具有在暴露于相應的光輻射時永久轉變至第二物理或化學狀態的性質，從而可以在延長的時間段內以光學功能成分的第一物理或化學狀態和第二物理或化學狀態來記錄信息。

本申請要求于2015年10月5日向澳大利亞專利局提交的標題為“Media,Systemsand Methods for Optical Data Storage”的澳大利亞專利申請第2015904039號的優先權，其全部內容通過引用合并到本文中。

技術領域

本發明一般地涉及基于使用光場(例如激光)來記錄和檢索信息的數據存儲介質、系統和方法。更具體地，本發明涉及適用于在如一個世紀或更久的長時間段內記錄和保存信息的存儲系統。

背景技術

光存儲介質是這樣的介質，數據以光學可讀的方式存儲在其中，使得例如可以借助于集成在拾取器中的光檢測器和激光器來讀取這些數據。目前這一代商用光學存儲介質包括單層和雙層DVD和藍光盤，其中，記錄和回放基于控制或檢測來自介質(即光盤)內的反射層的返回光。在這些介質中，藍光盤實現了最高數據存儲容量和最長壽命，藍光盤可容納高達約50千兆字節的信息，同時一些制造商生產具有聲稱的50至100年壽命的“檔案質量”介質。

長期數據記錄和保存或者“長久數據”在許多領域中越來越受到關注。例如，為了捕獲和研究世界的變化，一些數據集在很長的時間段內具有突出的時間背景。在天體物理學、生物學、地理學和社會科學中，積累數十年或者甚至一個多世紀的數據集已被用于研究和分析諸如氣候變化、突變和全球變暖的現象。為后代歸檔和保存信息是同樣重要的社會義務。為了提供如此長久的數據存儲，需要提供存儲介質的已記錄和未記錄區域二者的長壽命和高容量的新的數據存儲系統。

長久數據的時間尺度需要具有許多代人例如100年以上的生命期的存儲介質。此外，將物理存儲需求以及所關注的一些長期數據集的大小納入考慮，表明需要每磁盤多個百萬兆字節的容量。例如，在生物學中，正在產生諸如總計約3.2千兆字節的表示全序列人類基因組的數字數據的大量信息。因此，為了研究僅一個家族的多個世代內的基因組的突變，累積的數字數據在一個世紀或者更長時間內可能容易達到多個百萬兆字節。

因此，需要在長時間段內可靠、穩定并且具有成本效益的新的高容量大容量存儲系統和介質。此外，與檔案介質相比，當用于長期數據采集應用中的數據集的累積時，介質對于記錄的持續使用應當是穩健的，而所述檔案介質在受控條件下被存儲之前通常僅一次用于記錄，并且僅稀少地被檢索用于只讀用途。

因此，本發明的實施方式旨在滿足在長久數據存儲應用中對光學介質所需的高壽命、高數據存儲密度和穩健性的需求中的一個或更多個需求。

發明內容

在一個方面中，本發明提供了用作光學數據記錄介質的納米復合材料，該納米復合材料包括被嵌入在主體基質中的納米粒子，其中：主體基質包括具有高結構穩定性的材料；以及納米粒子包括光學功能成分，該光學功能成分具有第一物理或化學狀態并且具有在暴露于相應的光輻射時永久轉變至第二物理或化學狀態的性質，由此，可以在延長的時間段內以光學功能成分的第一物理或化學狀態和第二物理或化學狀態來記錄信息。

有利地，主體基質材料的高結構穩定性使得介質的未記錄區域具有可靠的長期穩定性并且保留了以光學功能成分的狀態記錄的信息，同時納米粒子的使用使得能夠在介質內進行信息的高密度存儲。

“高結構穩定性”是指，相對于光學介質中使用的常規材料例如楊氏模量為50Mpa量級的在致密盤、DVD盤、藍光盤等中采用的聚合物復合材料(例如聚碳酸酯)，物理和/或熱穩定性高。根據本發明的實施方式的適合用作主體基質的材料可以具有超過1GPa的楊氏模量，例如超過10GPa的楊氏模量或者理想地超過20GPa的楊氏模量。