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Le nano disque a été gravé en forme de QR Code. Crédit Photo: D.R
Le 15 Octobre 2013
Le nano disque a été gravé en forme de QR Code. Crédit Photo: D.R
Des chercheurs ont travaillé sur un disque ultra fin
et très résistant pour pouvoir conserver pendant des millions, voir des
milliards d'années l'histoire de l'humanité.
Des scientifiques allemands et hollandais ont inventé un support de
stockage à base de tungstène et de nitrure de silicium capable de
conserver des données pendant une durée comprise entre plusieurs
millions à un milliard d'années. Les chercheurs proposent d'utiliser
leur média pour stocker des informations sur l'histoire humaine qui
seraient accessibles à des formes de vie extraterrestres après
l'extinction de l'humanité. Ces disques quasi indestructibles ont été créés
par des chercheurs de l'Institut MESA de nanotechnologie de
l'Université de Twente aux Pays-Bas et de l'Institut d'études avancées
de Fribourg en Allemagne. Ils sont constitués d'une couche de
nitrure de silicium de 338 nanomètres (nm) d'épaisseur, elle-même
recouverte d'une couche de tungstène de 50 nm. Le tout repose sur une
plaque de silicium. La couche de tungstène contient les données sous
forme de QR (Quick Response) codes gravés selon la technique de
lithographie optique.
L'épaisseur des lignes composant les QR codes est de 100 nm. Celles-ci ont été gravées à l'aide d'un faisceau laser à argon. La couche de nitrure de 224 nm déposée sur le substrat de tungstène permet de protéger le support. Comparativement, une feuille de papier A4 a une épaisseur de 100.000 nanomètres environ. C'est dire la finesse des matériaux utilisés pour le support de stockage. Si bien que les données inscrites sur les plaques de silicium ne peuvent être lues qu'à l'aide d'un microscope.
Pérenniser l'écriture
La raison pour laquelle les chercheurs ont choisi les QR codes, aujourd'hui courant dans la publicité, c'est qu'ils peuvent être facilement lus par des terminaux équipés de scanners simples ou avec la caméra de son smartphone. Par ailleurs, les matériaux de ces disques sont extrêmement résistants à la chaleur. Le nitrure de silicium et le tungstène ont des points de fusion très élevés, de 1900 et 3410 degrés celsius respectivement.
Le disque est de type « écriture unique, lectures multiples » ou encore « write-once read many » (WORM). Le choix de la technologie WORM se justifie par la volonté de créer un support indélébile qui résiste à l'épreuve du temps - plusieurs millions d'années. Le disque a été spécialement conçu pour le Human Document Project, une initiative lancée en 2002 par un consortium d'institutions européennes dont le but est de créer une bibliothèque numérique qui restera après la migration des êtres humains sur une autre planète que la Terre ou après leur disparition.
Des tests de vieillissement et de résistance à la chaleur
Pour tester la résistance du matériau, les scientifiques ont gravé des codes QR microscopiques dans le support de tungstène et l'ont chauffé pour simuler le vieillissement et d'autres événements, comme un incendie. Selon l'article publié par les chercheurs, les premiers résultats ont montré que les données stockées pouvaient être conservées pendant plus d'un million d'années et jusqu'à un milliard d'années. Pour mesure la résistance au temps, les chercheurs ont chauffé le disque à 170 degré celsius pendant une heure. « Nous n'avons pas observé de dégradation visible de l'échantillon, ce qui signifie qu'il serait intact et pourrait restituer les données sans erreurs au bout de 1 million d'années », ont-ils affirmé. Ils ont ensuite chauffé le disque à une température de 490 degrés celsius pendant deux heures. Là, ils pont pu constater quelques dégradations du support. Alors que la température augmentait, la couche supérieure de silicium s'est fissurée et le nombre de QR codes lisibles a diminué. Mais, bien qu'ils ne fussent plus lisibles par l'algorithme, les QR codes eux-mêmes n'étaient pas « visiblement » endommagés et le tungstène était encore visible dans le matériau.
« Globalement, quand le disque a été exposé à des températures plus élevées, la perte des données lisibles dans les QR codes a été d'environ 7 % », ont précisé les chercheurs. « L'erreur de lecture des informations se produit si l'on utilise un microscope optique sans source de lumière monochromatique. Les images prises à l'aide d'une caméra montée sur le microscope présentent une multitude de couleurs générées par les différences d'épaisseur du silicium suite à la fissuration », ont écrit les chercheurs. Dans ce cas, le logiciel de lecture de QR Code courant a été incapable de distinguer correctement les noirs des blancs.
L'épaisseur des lignes composant les QR codes est de 100 nm. Celles-ci ont été gravées à l'aide d'un faisceau laser à argon. La couche de nitrure de 224 nm déposée sur le substrat de tungstène permet de protéger le support. Comparativement, une feuille de papier A4 a une épaisseur de 100.000 nanomètres environ. C'est dire la finesse des matériaux utilisés pour le support de stockage. Si bien que les données inscrites sur les plaques de silicium ne peuvent être lues qu'à l'aide d'un microscope.
Pérenniser l'écriture
La raison pour laquelle les chercheurs ont choisi les QR codes, aujourd'hui courant dans la publicité, c'est qu'ils peuvent être facilement lus par des terminaux équipés de scanners simples ou avec la caméra de son smartphone. Par ailleurs, les matériaux de ces disques sont extrêmement résistants à la chaleur. Le nitrure de silicium et le tungstène ont des points de fusion très élevés, de 1900 et 3410 degrés celsius respectivement.
Le disque est de type « écriture unique, lectures multiples » ou encore « write-once read many » (WORM). Le choix de la technologie WORM se justifie par la volonté de créer un support indélébile qui résiste à l'épreuve du temps - plusieurs millions d'années. Le disque a été spécialement conçu pour le Human Document Project, une initiative lancée en 2002 par un consortium d'institutions européennes dont le but est de créer une bibliothèque numérique qui restera après la migration des êtres humains sur une autre planète que la Terre ou après leur disparition.
Des tests de vieillissement et de résistance à la chaleur
Pour tester la résistance du matériau, les scientifiques ont gravé des codes QR microscopiques dans le support de tungstène et l'ont chauffé pour simuler le vieillissement et d'autres événements, comme un incendie. Selon l'article publié par les chercheurs, les premiers résultats ont montré que les données stockées pouvaient être conservées pendant plus d'un million d'années et jusqu'à un milliard d'années. Pour mesure la résistance au temps, les chercheurs ont chauffé le disque à 170 degré celsius pendant une heure. « Nous n'avons pas observé de dégradation visible de l'échantillon, ce qui signifie qu'il serait intact et pourrait restituer les données sans erreurs au bout de 1 million d'années », ont-ils affirmé. Ils ont ensuite chauffé le disque à une température de 490 degrés celsius pendant deux heures. Là, ils pont pu constater quelques dégradations du support. Alors que la température augmentait, la couche supérieure de silicium s'est fissurée et le nombre de QR codes lisibles a diminué. Mais, bien qu'ils ne fussent plus lisibles par l'algorithme, les QR codes eux-mêmes n'étaient pas « visiblement » endommagés et le tungstène était encore visible dans le matériau.
« Globalement, quand le disque a été exposé à des températures plus élevées, la perte des données lisibles dans les QR codes a été d'environ 7 % », ont précisé les chercheurs. « L'erreur de lecture des informations se produit si l'on utilise un microscope optique sans source de lumière monochromatique. Les images prises à l'aide d'une caméra montée sur le microscope présentent une multitude de couleurs générées par les différences d'épaisseur du silicium suite à la fissuration », ont écrit les chercheurs. Dans ce cas, le logiciel de lecture de QR Code courant a été incapable de distinguer correctement les noirs des blancs.
Article de Jean Elyan avec IDG NS
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