Memorias holográficas y materiales holográficos

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Actualmente almacenar y leer la información tanto en texto, imágenes y en video es muy común, por ejemplo, alrededor del mundo se observan por Internet más de 100 millones de videos cada día, por lo que, cada vez se necesitan mejores tecnologías en dispositivos como en sistemas que acopien y procesen altas densidades de datos. Es por eso que el acopio de información por métodos holográficos es considerado como una de las áreas más prominentes para la próxima generación.
Un almacenamiento de información por métodos ópticos, puede ser en dos dimensiones o en tres dimensiones. Es un medio confiable, removible, tiene excelente robustez, es de bajo costo en la recuperación de los datos, se realiza sin contacto físico y su tiempo de vida es alto.
La memoria holográfica es un dispositivo donde se puede almacenar grandes cantidades información en espacios pequeños, por métodos ópticos, con óptica de campo cercano y utilizando técnicas de multiplexado, como son: espacial, angular, por longitud de onda, por fase y polarización o en combinación de ellas, alcanzando altas densidades en su almacenamiento de datos, del orden de Tb/plg2 que es equivalente a 1×1012 bytes o 10244 ó 240, esto es 1024 veces un gigabyte (un GB ‘binario’).
La compañía In Phase Technologies Inc. que se encuentra en Estados Unidos ha sido la primera en el mundo que cuenta con dispositivos de almacenamiento holográfico comercialmente.
Otra de las tecnologías que se esta utilizando comúnmente para almacenar datos en disco óptico de sólo lectura, es la de multicapas, la de cuatro capas tiene una capacidad de 100 GB y el que tiene 8 capas tiene 200 GB. Para el 2010 se tendrá un disco de 500 GB.
Por otro lado, a inicios de los años 90 se descubrió una nueva teoría para el almacenamiento de información, que es la NANOFOTONICA basada en la interacción y transferencia de energía, describiendo las interacciones electromagnéticas locales como el cambio de una virtual exciton-polariton (el resultado de la mezcla de un fotón con una excitación de un material), donde combinado con la óptica de campo cercano y magnético-hibrido se alcanzaran súper densidades de almacenamiento de información de 1-Pb/plg2 que es equivalente a 1×1015 bytes. Esta tecnología quizás la podremos ver y utilizar comercialmente dentro de un futuro cercano, estando proyectada para el año 2030.
No olvidemos mencionar que la holografía dinámica muestra imágenes en tres dimensiones con movimiento y en tiempo real, utilizando solamente una cámara CCD para captar el objeto, una computadora para realizar hologramas generados por computadora, una pantalla de cristal líquido y un láser para reconstruir la imagen en tiempo real.
Recordemos que un holograma es una imagen en tres dimensiones, que se hace mediante un proceso de dos pasos, el de grabación y el de reconstrucción.
En la grabación se tiene un patrón de interferencia (en el material de registro), debido a la interferencia de un haz objeto y un haz de referencia, donde se graba tanto amplitud como la fase del objeto, precisamente la fase nos proporciona información del objeto para observarlo en tres dimensiones y para la reconstrucción es necesario iluminar el material de registro con un haz de luz láser para reconstruir la imagen que fue grabada anteriormente.
Sin embargo, para lograr obtener elementos holográficos de alta resolución que permitan almacenar altas densidades de datos, es necesario hacer investigación científica sobre novedosa técnicas de registro de información y de nuevos materiales holográficos.
En la investigación sobre materiales holográficos existe una amplia gama de materiales de registro para almacenar información ópticamente, de los cuales se quiere llegar a obtener un material ideal que tenga las siguientes características: que sea de alta sensibilidad a la luz (es decir, que requiera poca energía para grabar), tenga alta resolución, sea sensible a todo el espectro de la luz visible, no presente ruido, que no necesite oscuridad para grabar, estabilidad mecánicamente, que no necesite un proceso de revelado, es decir, que su respuesta sea en tiempo real, que sea dinámico, que no presente dificultades para fabricarlo y, por último, que sea de bajo costo.
Para esto es importante conocer la respuesta del material holográfico el aspecto físico en cuanto a su sensibilidad; que de manera genérica se tiene una clasificación de estos materiales, y caen dentro de tres categorías dependiendo de sus mecanismos de registro holográfico y la naturaleza de los mismos; Siendo los siguientes:
Sistema fotopolimerizable: que contiene un fotoiniciador y un fotosensibilizador, el fotoiniciador genera radicales libres en excitación e inicia la polimerización; el fotosensibilizador ayuda a extender el rango espectral de absorción del medio y sensibiliza la reacción en presencia de un electrón donado.
Los sistemas fotoenlazables: constituyen otra mejor clase de materiales de registro, con diferente fotosensibilizador tales como: iones metálicos, donde el fotosensibilizador sufre una reacción fotoquímica e induciendo enlazamiento dentro del medio de registro, el cual es el responsable de los cambios en la modulación del índice de refracción y en la formación del holograma. La mayoría de estos materiales son utilizados en seco.
Los sistemas de polímeros dopados: se refieren a polímeros dopados con tintes, los cuales tienen las siguientes características: alta sensibilidad, buena respuesta en frecuencia espacial, eficiencias de difracción razonable y alta razón señal a ruido y con posibilidad de ser reutilizables.
Las memorias holográficas como de los materiales holográficos son temas que forman parte de proyectos de investigación que se están realizando dentro de CUCEI en el departamento de Física.
En los materiales holográficos se realiza su caracterización para determinar cual es la respuesta del material al momento de grabar información, estos materiales son los siguientes resinas naturales, polímeros (polivinil alcohol y pegamentos para vidrio óptico). Respecto a las memorias holográficas se esta trabajando con materiales comerciales de haluros de plata, en donde primero se grabaran 23 mil imágenes en un área de 36 cm2 y después grabar 78 mil imágenes y finalmente grabar 180 mil imágenes en la misma área, donde se utilizaran técnicas de multiplexado espacial y angular simultáneamente.

*Investigador del Departamento de Física, CUCEI.

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