/ 中国存储网

可植入人体,中国科学家发明基于蚕丝蛋白的存储器

2020-09-15 来源:中国存储网

蚕丝是纺织衣物的材料,但是,在科学家的手中,这种传统的材料可以作为存储信息的高科技新材料,植入生命体内。中科院上海微系统所陶虎课题组联合美国纽约州立大学石溪分校和德州大学奥斯汀分校相关课题组,首次实现了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术,这也是国际首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器。

国际知名期刊《自然·纳米科技》8月11日发表了中国科学院上海微系统研究所陶虎课题组联合美国纽约州立大学石溪分校和德州大学奥斯汀分校课题组的研究,公布了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术的首次实现。

据介绍,这种存储技术以生物兼容性良好、易于掺杂功能化、降解速率可控的天然蚕丝蛋白作为信息存储介质,近场红外纳米光刻技术作为数字信息写入方式。其具体的原理是基于蚕丝蛋白对红外光的选择性吸收,利用近场红外纳米光刻技术,在丝素蛋白膜上加工高密度点阵实现数字信息写入,对点阵成像实现信息读取。到目前为止,团队已用这种技术实现了“家蚕食叶图”“空谷鸟鸣曲”等图像和音频文件准确记录、存储和“阅读”的原理验证。

得益于蚕丝蛋白所具备的自身特性,结合高精度近场快速读写手段,蚕丝蛋白存储器具有诸多优势。它不仅存储容量大、原位可多次重复擦写、同时存储二进制数字信息以及与生命活动直接相关的生物信息、在预设的时间内可控降解,还能在高湿度、高磁场或强辐射等恶劣环境下长期稳定工作。

“相当于人类长期佩戴的‘生命铭牌’、可控寿命的‘时间胶囊’,蚕丝蛋白存储器有望在外太空等极端条件下将数字信息和生命信息进行复制保存。”陶虎表示,未来该技术有望应用于外太空的生命探索领域。

“相比传统紫外光刻和电子束光刻技术,基于原子力显微镜的近场光学技术为生物材料在纳米尺度下的原位加工和表征提供了可能,通过纳米针尖将红外光聚焦在极小的尺度下,对蚕丝蛋白进行改性从而达到信息存储和读取的目的。后期可以进一步结合多探针平行加工技术和快速移动平台,有潜力实现可比拟商业化硬盘存储器的存储密度和读写速度。”论文的共同通讯作者、纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授表示。

(原载于《科技日报》 2020-08-12 04版)

该存储技术以天然蚕丝蛋白(纤维状蛋白质)作为信息存储介质,以近场红外纳米光刻技术作为数字信息写入方式,可以在一平方英寸(约6.45平方厘米)的面积上存储64GB的数据,如果折算成传统的半导体存储器,一颗蚕丝蛋白存储器的容量相当于0.5TB(512GB)的硬盘。研究团队领导者陶虎称“一颗(蚕丝蛋白)芯片所用的蚕丝连0.1克都不到”,照此推算,一个蚕茧就可以存储1~3TB,而一条重约1.5公斤的天然蚕丝被所需要的蚕茧可制成上万颗天然蚕丝存储器。”

 

而且蚕丝蛋白存储器不仅具有原料便宜和存储容量大的优点,还可以多次重复擦写并能在高湿度(90RH%)、高磁场(7T)、强辐射(25 kGy)等恶劣环境下长期稳定工作,堪称是非常理想的存储器介质。

科技创新无极限,一直被视为丝织品原料的蚕丝居然也可以被开发为优秀的数据存储介质,让人不得不感叹科技的能量实在是太强大了!这种技术一旦可以应用,那么我们常用的存储芯片和存储硬盘将可以为蚕丝制成,而且有科学家认为这种生物存储技术下的高科技产品还可以与生物大脑连接,到时候甚至可以把蚕丝存储器作为可连接人体的存储芯片了。

图片来自:科普大世界