Yeni Bir Dönemeç Açmak: Elmasın ‘Renk Merkezlerini’ Manipüle Etmek Veri Depolamayı Nasıl Dönüştürebilir?

Elmaslardaki renk merkezleri, araştırmacıların ve bilim topluluğunun son zamanlarda büyük ilgi gösterdiği bir konudur. Bunların artan depolama gereksinimlerimizi karşılamamıza nasıl yardımcı olabileceğine daha derinlemesine girmeden önce, bu elmas renk merkezlerinin ne olduğunu hızlıca anlayalım. 

Renk Merkezleri Nedir?

Renk merkezleri, bir malzemenin bağ yapısındaki kusurlardır. Bu bağlar, bir molekül içindeki atomlar veya iyonlar arasındaki uzun vadeli çekimi ifade eder. Atomları veya iyonları bir arada tutan kuvvet, zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetler olabilir. Ayrıca elektron paylaşımından da kaynaklanabilir. 

Bağ yapısındaki kusurlar, delikler, eksitonlar, boşluklar veya safsızlıklar gibi farklı biçimlerde ortaya çıkabilir. Eksitonlar, sadece uyarılmış durumlarda takılı kalan elektronlardır. 

Renk merkezleri, bağ yapısının değiştiği malzemenin yerelleşmiş noktaları olarak bulunur. Renk merkezlerinin oluşumu, bir malzemenin molar kırılma indisini değiştirir. Ancak elmas durumunda, renk merkezleri kuantum uygulamaları için faydalı olmaktadır. 

Dahası, bilim topluluğu son birkaç yıldır araştırıyor renk merkezlerini geliştirilmiş optik özellikleri için. Azot boşluk merkezinin, düşük sıcaklıklardan oda sıcaklığına kadar yüksek spin temel durumu ve uygun spin koherans süresi nedeniyle özellikle faydalı olduğunu bulmuşlardır. 

Son zamanlarda, New York Şehir Koleji (CCNY) fizikçileri bir teknik geliştirdiler elmaslardaki veri depolama kapasitesini potansiyel olarak güçlendirebilecek ve genişletebilecek. 

En iyi bulut bilişim şirketlerinin listesi için buraya tıklayın.

Optik Veri Depolama Atılımı: Elmaslardaki Renk Merkezleri ve Bilimsel Bir Atılım

“Difraksiyon Limitinin Altında Tersine Çevrilebilir Optik Veri Depolama” başlıklı araştırma, depolamayı spektral alanda çoklu erişim (multiplexing) teknolojisine dayandırıyor. Bu, aynı elmas içinde birçok farklı görüntünün aynı yerde depolanabilmesi olasılığını ima eder. Tek yapması gereken, hafifçe farklı bir renkte lazer kullanmak. Sonuç olarak, aynı mikroskobik noktayı paylaşan farklı atomlarda çeşitli bilgiler depolanabilir. 

CCNY’de doktora sonrası araştırma görevlisi Tom Delord’a göre, bu yöntem “yüksek kapasiteli depolama” gerektiren “bilgi işlem uygulamalarına” ulaşma potansiyeline sahiptir. 

Şimdiye kadar elde ettiklerini başarmak için CCNY bilim insanları, renk merkezlerinin elektriksel yükünü kontrol etmek zorunda kaldılar. Bunu çok hassas bir şekilde dar bantlı lazer ve kriyojenik koşullar kullanarak başardılar. Burada belirtmek gerekir ki kriyojenik, malzemelerin son derece düşük sıcaklıklardaki davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. 

Araştırmacılara göre, yöntem onlara şunları sağladı:

“Verileri çok daha ince bir seviyede, tek bir atom kadar küçük birimlere yazar ve okur.” 

Bu Atılım Neden Önemli?

Özünde, araştırma sınırlı bir alanda daha fazla veri depolamanın yolunu gösteriyor. Bu, araştırma ve ilgili gelişmeler günümüz için son derece kritik olduğundan giderek daha önemli hale geliyor. Bu gelişmelerin aciliyeti, depolamamız gereken veri hacminin her gün üssel olarak artmasıyla vurgulanıyor. 

Bağlam içinde, en son araştırmaya göre, dünyada sadece dijital biçimde 64 zettabayt veri bulunmaktadır; bir zettabayt bir trilyon gigabayta eşittir. Dikkate değer bir şekilde, dünyanın verilerinin %90’ı son iki yılda oluşturulmuştur. 2025 yılına gelindiğinde, küresel veri hacminin 150‑175 zettabayt arasında olacağı tahmin edilmektedir; bu verinin yalnızca IoT cihazları 90 zettabaytını oluşturmaktadır. 

Bu çarpıcı veri artışı göz önüne alındığında, elmas renk merkezlerini yönlendirerek geliştirilen çözüm, daha fazla veriyi çaba harcamadan depolamayı sağlayarak fiziksel depolama alanının önemli ölçüde genişlemesine yol açar. Bu ilerleme, çeşitli sektörlerde artan büyük fiziksel depolama ihtiyacını göz önünde bulundurarak zamanında gelmektedir. 

Örneğin, Facebook günde 4 petabayt veri üretmektedir; 1 petabayt 1 milyon gigabayta eşittir. Bunu desteklemek için Facebook dünya çapında 18 veri merkezi işletmekte ve 40 milyon metrekarelik bir alana sahiptir. Ancak Facebook, büyük veri hacimleriyle mücadele eden teknoloji devlerinden sadece biridir. Google arama motoru günlük 3,5 milyar sorgu işliyor, WhatsApp kullanıcıları günde 65 milyar mesaj değiş tokuş ediyor ve dünya genelindeki internet kullanıcıları her gün neredeyse 2,5 katrilyon bayt veri üretiyor. Bu durum, depolama, depolama ve daha fazla depolama ihtiyacının sürekli artığını gösteriyor. 

Şüphesiz, CCNY’nin elmas renk merkezleriyle ilgili bilgileri ölçeklendirildiğinde oyun değiştirici olacaktır. 

Elmasta Germanium Boşluklu Tek Renk Merkezleri Üzerine Geçmiş Araştırmalar

Benzer araştırmalar daha önce de elmas renk merkezleri üzerinde yapılmıştır. 2015’te yayınlanan araştırma, örneğin, elmaslardaki atom boyutlu floresan kusurları, kuantum kriptografi ve kuantum bilgi işlem için umut verici bir katı hal platformu olarak anlamamıza yardımcı oldu ve bu alandaki sonraki çalışmalara temel bir adım oluşturdu. 

Araştırma, bu amaçla yüksek yoğunluklu ve tekrarlanabilir üretim yöntemleriyle tek foton kaynaklarının kullanılabilirliğini test etti. Araştırmacılar, germanium ve bir boşluktan oluşan yeni bir elmas renk merkezine dikkat çekti ve bu merkeze GeV merkezi adını verdiler. 

Başka bir araştırma, 2022’de Saga Üniversitesi ve Adamant Namiki Precision Jewelry araştırmacıları tarafından yürütüldü ve ultra yüksek saflıkta elmas wafer’ların yeni bir üretim yöntemi geliştirilmesine yol açtı. Bu elmas wafer’lar 5 cm çapındadır. 

Bu wafer’ların veri yoğunluğu sayesinde, bir milyar Blu-ray diskinin eşdeğeri kadar veri depolanabilir. Bir Blu-ray diskinin tipik olarak 25 GB veri saklayabildiğini düşünürsek, bir milyar Blu-ray diski muazzam bir 25 exabayt veriye eşittir. Bu başarıyı elde ederken, araştırma verileri süperiletken kuantum bitleri (kubitler) şeklinde depolamak için azot boşluk merkezini kullandı. 

Adamant Namiki Precision Jewelry veya Orbray Hakkında Daha Fazla

Adamant Namiki Precision Jewelry, 1 Ocak 2023 tarihinden itibaren Orbray Co., Ltd. olarak adını değiştirdi. Şirket, hassas takı, fiber optik bileşenler ve küçük motorlar dahil geniş bir ürün yelpazesine sahiptir. Uygulama alanında, bilgi iletişimi, yarı iletkenler, endüstriyel makineler, robotlar, otomobiller, optik sürücü cihazları, ses üretimi ve daha birçok alana hizmet vermektedir. 

1939 yılında kurulan ve Japonya, Tokyo’da merkez ofisi bulunan Orbray, özel bir şirketdir. 

Elmas Wafer Teknolojisi Üzerinde Çalışan Şirketler

Orbray, özellikle depolama için elmas wafer üretimiyle tanınırken, sektörde benzer bir depolama çözümü geliştiren çok az şirket vardır. Bununla birlikte, birçok diğer şirket farklı amaçlar için elmas wafer üretmektedir. Bu şirketler, temel teknoloji konusundaki mevcut bilgileri sayesinde yakın gelecekte depolama çözümlerine de yönelme potansiyeline sahiptir. 

#1. Stanford Advanced Materials

Elmas wafer üretiminde tanınan bir diğer şirket Stanford Advanced Materials’dir. Yüksek kaliteli optik ve termal özellikleriyle bilinen CVD Diamond Wafer adlı bir ürün sunmaktadırlar. Ayrıca bu elmas wafer’ların mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğunu iddia ediyorlar. Özellikle, UV’den THz’e kadar neredeyse kesintisiz bir optik şeffaflık bandına sahip olmaları, X-ışını, ultraviyole, kızılötesi, mikrodalga ve daha birçok band aralığıyla uyumlu olmalarını sağlar. 

CVD diamond wafers birçok özelliğe sahiptir ki genel optik malzemeler için neredeyse elde edilmesi imkânsızdır. Örneğin, yüksek enerji girişi, düşük dielektrik kaybı, yüksek Raman kazancı, düşük ışın bozulması, erozyon direnci ve diğer yönlerde kritik roller oynayabilir. 

Stanford’ın CVD elmas wafer’ları, uzay, askeri ve diğer birçok sektöre hizmet vermektedir. Özellikle yüksek güç, yüksek frekans, miniaturize ve yüksek entegrasyonlu elektronik bileşenlerde termal yönetimde son derece verimlidir. 

ABD, Kaliforniya, Lake Forest’ta merkez ofisi bulunan Stanford Advanced Materials, 1994’ten beri faaliyet göstermekte ve bir özel şirketdir. 

#2. AKHAN Semiconductors

Elmas wafer üretiminde çok başarılı bir diğer yarı iletken şirket Akhan Semiconductors’dur. 2021’de ilk 300 mm tamamlayıcı metal-oksit-yarı iletken (CMOS) elmas wafer’larını üretti. Teknoloji, öncelikle elektroniklerin güç yönetimi, ısı kontrolü ve dayanıklılığını artırmak için geliştirildi. Ancak, çeşitli endüstriler ve üretim süreçlerine hizmet vermektedir. Akhan Semiconductor CEO’su Adam Khan’a göre, Akhan’ın elmas wafer’ları daha güçlü ve dayanıklı cihazlar inşa etmeye yardımcı olacaktır. 

ABD, Illinois’te merkez ofisi bulunan Akhan Semiconductor, 2012 yılında kurulmuş bir özel şirkettir. En son mevcut haberlere göre, şirket 20 milyon ABD doları topladı February 17th, 2022. 

Diğer Veri Depolama Çözümleri

Elmaslardaki renk merkezlerini keşfetmek kesinlikle veri depolama alanında oyunu değiştiren bir yenilik olsa da, çözüm henüz ölçeklendirilmemiştir. 

Yeni ve geliştirilmiş veri depolama teknolojileri üzerinde sürekli deneyler yapan bir teknoloji devi Intel’ (INTC ) dir. Sunacak birçok yenilikçi depolama teknolojisine sahiptir. 

#1. Intel Depolama Teknolojileri 

Örneğin Optane Teknolojisi, veri merkezi depolama darboğazlarını ortadan kaldırarak kullanıcıların daha büyük ve daha uygun maliyetli veri setleriyle çalışmasını sağlar. 3D NAND teknoloji ürünleri kapasite ve güvenilirlikleriyle bilinir. EDSFF SSD çözümleri, daha düşük maliyetle geliştirilmiş kapasite elde etmeye yardımcı olur.