Vidro grava dados em 3D e faz criptografia usando hologramas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/09/2021

É a primeira tecnologia de gravação óptica 3D funcionando com lasers semicondutores comuns.
[Imagem: Zhen Hu et al. - 10.1038/s41377-021-00581-y]

Vidro dopado com terras raras

Pesquisadores chineses desenvolveram um novo tipo de vidro que permite gravar dados opticamente em 3D usando um laser comum - e não apenas gravar, mas gravar, apagar e regravar.

Este pode ser um salto no armazenamento óptico de dados, que não tem avançado muito desde os DVD e Blu-Ray, discos cuja densidade de armazenamento é baixa devido à sua natureza plana (2D) e ao limite de difração óptica.

Já foram feitas várias demonstrações de armazenamento óptico 3D usando vidros transparentes, mas sempre usando lasers de infravermelho pulsados, na faixa dos femtossegundos, que são muito mais complicados, grandes e caros do que os tradicionais lasers semicondutores, usados nos DVD e Blu-Ray.

Zhen Hu e seus colegas da Universidade Kunming de Ciência e Tecnologia resolveram esse problema criando um vidro transparente, dopado com íons de terras raras, que pode ser usado como meio de armazenamento de informações 3D (em todo o seu volume) e para criptografia de dados, graças à sua transmitância reversível e à manipulação de sua fotoluminescência.

A transmitância mede a capacidade de transmitir a luz, expressando a parcela da energia incidente que não é absorvida nem refletida. A fotoluminescência, envolvida em inúmeras aplicações tecnológicas, como células solares, lasers, LEDs, telas etc, consiste na absorção de luz em um comprimento de onda e sua re-emissão em outro comprimento de onda, o que é feito pelos íons de terras raras.

O vidro regravável permite registrar várias camadas de dados, cada uma podendo usar seu próprio padrão, de binário a imagens e hologramas.
[Imagem: Zhen Hu et al. - 10.1038/s41377-021-00581-y]

Dados em 3D e hologramas

A cor do vidro dopado com íons de terras raras muda reversivelmente de amarelo claro para azul pela aplicação alternada de um laser semicondutor azul (473 nm) e da estimulação térmica por um segundo laser.

A alteração de cor se deve à mudança do estado de valência dos íons de tungstênio (W6+), mostrando a capacidade de escrita e apagamento. A leitura da informação gravada pode ser feita modulando a transmitância e a fotoluminescência do vidro.

A informação óptica pode ser gravada em um espaço 3D arbitrário no vidro transparente. E, como essa informação disposta no espaço 3D pode ser hierarquicamente discriminada, criando padrões holográficos, é possível usá-la para criptografia.

"Acreditamos que este vidro fotomodulado é importante ao estender suas novas aplicações nos campos optoeletrônicos, como tecnologia holográfica, processamento de informação quântica, sistemas de computação óptica e mais," escreveu a equipe.

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