Disc optic de 1 PB (Petabyte)

Acronim proiect: PETOPT

Contract nr.: 169/2012

Codul proiectului: PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-0210

Surse de finantare:

  • Finantare de la bugetul de stat: 2.200.000 lei
  • Finantare din alte surse atrase(contributie financiara proprie): 195.000 lei

Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii

Participanti:

  • Coordonator proiect: Storex Technologies srl
  • Partener P1: Universitatea "Politehnica" din Bucuresti
  • Partener P2: INCDTIM Cluj-Napoca
  • Partener P3: SC METAV-Cercetare Dezvoltare srl
  • Partener P4: Tehno Electro Medical Company srl

Descrierea proiectului:

Cercetarea stiintifica referitoare la sistemele de stocare a datelor avind o capacitate mai mare de 5 Tbits/sq.in este o provocare pentru comunitatea academica.O modalitate de atingere a acestei densitati consta in realizarea de sisteme de socare 2D unde un bit care necesita 129 nm2 va impune utilizarea tehnicilor litografice cu rezolutia sub 5 nm. Alta varianta este stocarea 3D pe discuri optice cu o capacitate de 10TB.Vitroceramicile fluorescente fotosensibile sunt studiate pentru capacitatea impresionanta de stocare optica a datelor. In anul 2010, discul optic de 1PB realizat din vitroceramica fluorescenta fotosensibila, continind informatia organizata in straturi virtuale cu dimensiunea bitului de informatie de 40 nm, a fost anuntat la Optical Data Storage Conference [1]. Mediul de stocare are potential pentru aplicatii industriale. Proiectul intitulat ”Disc Optic de 1 PB (Petabyte)” se va axa pe dezvoltarea mediului de stocare si a componentelor optice, electronice si optoelectronice. Cercetarea stiintifica va acoperi mecanismele fizico-chimice care permit scrierea 3D. Dezvoltarile recente ale materialelor si procedurilor de scriere [2] vor permite cresterea capacitatii de stocare a discului optic pina la 1 Exabyte (1 miliard GB).

Rezultate preconizate:

  • Realizarea de discuri optice cu capacitatea de 1PB.
  • Inregistrarea datelor pe discurile optice.
  • Constructia unui cititor de discuri optice cu capacitatea de 1PB.
  • Publicarea de articole cotate ISI.
  • Diseminarea rezultatelor prin participarea la conferinte internationale.

Rezultate obtinute in perioada: 1 ianuarie 2016 – 30 decembrie 2016:

In anul 2016 s-au derulat trei etape cu urmatoarele rezultate:

Etapa 12

In Etapa 12/2016 (02.12.2015 – 30.04.2016) s-au desfasurat 5 activitati de catre 4 parteneri.

O prima actiune a constat in realizarea componentelor electronice si optice necesare sistemelor de detectie bazate pe principiul homodinei. S-au proiectat si realizat: i) un modul electronic de comanda cu doua microcontrolere pentru sistemul de scriere si citire a discului de 1 PB si ii) 3 variante de montaje homodina.

Alta actiune a constat in scrierea probelor cu 250 straturi si analiza SEM si optica a stucturii liniilor inregistrate.Analizele complexe au indicat formarea unor vitroceramici florescente fotosensibile care pot fi utilizate pentru stocarea optica a datelor.

Concomitent s-a lucrat la elaborarea de modele teoretice a mecanismelor de scriere si citire in mediul de stocare.

Etapa 13

Realizarea testelor de scriere a discului optic de 1PB a validat conceptul discului optic de mare capacitate, urmind ca eforturile viitoare sa se concentreze pe dezoltarea unor noi metode de citire.

In timpul derularii Etapei 13/2016 a proiectului „Disc optic de 1 PB (Petabyte)” s-au desfasurat 4 activitati.

O prima actiune a constat in scrierea unor probe care se vor utiliza pentru sistemele de detectie bazate pe montaje 4pi si homodina. Analizele complexe de SEM, TEM si microscopie confocala au indicat formarea unor vitroceramici fluorescente fotosensibile care pot fi utilizate pentru stocarea optica a datelor.

Alta actiune a constat in realizarea si testarea softului pentru controlul unitatii de citire.

Concomitent s-a lucrat la proiectarea, confectionarea si montarea unor noi componentelor optice destinate sistemului de detectie.

In timpul derularii Etapei 13/2016 s-a participat la o conferinta cu participare international.

Etapa 14

In Etapa 14/2016 (01.08.2016 – 30.12.2016) s-au desfasurat 8 activitati de catre 5 parteneri.

O prima actiune a constat in sinteza unor compusi anorganici care vor fi utilizati pentru optimizarea compozitiei discurilor optice. Analize SEM, TEM si EDX au fost folosite pentru investigarea compusilor obtinuti.

Alta actiune a constat in perfectionarea softului de comanda a echipamentului de scriere si citire PetabyteDrive.

Alte directii de cercetare au vizat continuarea masuratorilor optice si TEM necesare caracterizarii mediului de stocare a datelor.

In timpul derularii Etapei 14/2016 s-au prezentat lucrari la 3 conferinte cu participare internationala.

Participari la conferinte internationale

  1. E. Pavel, G. Kada, A. Sasahara, O.R. Vasile, „ AFM in Quantum Optical Lithography ", Poster, International Scanning Probe Microscopy Conference ISPM 2016, 12-15 iunie 2016, Grindelwald,Elvetia
  2. N. Tosa, E. Pavel, S. I. Jinga, V. Marinescu, R. Trusca, „Polymer thin film surface patterning by direct laser writing”, 10th International Conference on Photoexcited Processes and Applications,prezentare orala, 29 august - 2 septembrie 2016, Brasov, Romania
  3. Nicoleta Tosa, Gheorghe Borodi, Lucian Barbu-Tudoran, and Eugen Pavel, „Samarium based rare-earth for vitroceramics: synthesis and characterization”, poster, 11th International Conference in Physics of Advanced Materials, 8-14 septembrie 2016, Cluj-Napoca, Romania
  4. Cristian Tudoran, Nicoleta Tosa,“PORTABLE HIGH-FREQUENCY COLD PLASMA TREATMENT SYSTEM FOR MEDICAL USE”,11th International Conference in Physics of Advanced Materials, poster, 8-14 septembrie 2016, Cluj-Napoca, Romania

Rezultate obtinute in perioada: 1 ianuarie 2015 – 30 decembrie 2015:

In anul 2015 s-au derulat trei etape cu urmatoarele rezultate:

In cadrul proiectului „Disc optic de 1 PB (Petabyte)” s-a scris un disc si s-au continuat testele de scriere in standardul DVD.S-au efectuat masuratori SEM, de microscopie optica si microscopie optica de fluorescenta, si s-au realizat scrieri cu ambele testere. Structurile scrise in probe au dimensiuni de ~ 30 nm iar planele care contin linii sunt distantate la 4µ, ceea ce permite obtinerea unei capacitati de stocare de circa 100 TB. Scrierea unor probe test in format DVD la o viteza de 150 μ/s s-a realizat pe sistemul de scriere directa cu laser cu un controler suplimentar extern de tip Arduino Uno. Masuratorile au indicat modularea liniilor conform cerintelor standardului DVD.

S-au elaborat 4 noi compozitii de vitoceramica fluorescenta fotosensibila care vor fi utilizate la testele de scriere si detectie bazate pe montaje 4pi si homodina. S-au efectuat masuratori SEM, EDS, si s-au realizat scrieri pentru perfectionarea softului de scriere.Concomitent s-a lucrat la elaborarea softului de control pentru pozitionarea pe z a capului optic si la proiectarea, realizarea si montarea unor noi componentelor optice destinate sistemului de detectie. Suplimentar s-au dezvoltat doua montaje electronice noi pentru sistemul de scriere.

Cercetarile si verificarile experimentale referitoare la mecanismele de scriere au fost concretizate cu publicarea lucrarii “Coherent exciton mechanism of three-dimensional quantum optical lithography” in Applied Optics, 54 (2015) 4613-4616.

Analizele au confirmat faptul ca vitroceramicile fluorescente fotosensibile sunt materiale potrivite pentru dezvoltarea unor memorii optice cu performante deosebite.

  • Publicare articole:
    1. E. Pavel, S. Jinga, B.S. Vasile, A. Dinescu, R. Trusca and N. Tosa , “3D Direct Laser Writing of Petabyte Optical Disc", Optics and Laser Technology, 71 (2015) 45–49.
    2. E. Pavel, “Coherent exciton mechanism of three-dimensional quantum optical lithography” Applied Optics , 54 (2015) 4613-4616.
  • Participare cu prezentari si comunicari la conferinte internationale si nationale:
    1. E. Pavel, “Micro- and Nanofabrication by 3D Quantum Optical Lithography", Keynote Speaker, IEEE 21st International Symposium for Design and Technology in Electronic Packing – SIITME 2015, Conference and Exhibition, 22-25 October 2015, Brasov, Romania.
    2. E. Pavel, S.I. Jinga, B.S. Vasile, A. Dinescu, V. Marinescu, R. Trusca and N. Tosa, „ Direct Laser Writing at 1nm Resolution by Quantum Optical Lithography", Poster, The 31st European Mask and Lithography Conference EMLC 2015, 22 - 23 June 2015, Eindhoven, Olanda.
    3. S. Jinga and E. Pavel, “ New Performances of Fluorescent Photosensitive Glass Ceramics for Petabyte Optical Disk 3D Written by Direct Laser Interaction“, Poster, International Nanotechnology Conference, NANOTECH France 2015, 15 – 17 June 2015, Paris, France.
  • Bibliografie:
    1. E. Pavel, “Petabyte Optical Disc”, Optical Data Storage 2010, 23-26 May 2010, Boulder, Colorado, SUA.
    2. E. Pavel, S. Jinga, E. Andronescu , B. S. Vasile, E. Rotiu, L. Ionescu and C. “5 nm structures produced by direct laser writing”, 2011 Nanotechnology, 22, 025301