8月11日消息,中国科学院上海微系统与信息技术研究所发布消息,该所的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。


据介绍,“蚕丝蛋白硬盘”具有极高的数据存储稳定性,不受电磁干扰等影响。相关成果于北京时间11日凌晨发表在国际知名学术期刊Nature Nanotechnology(《自然·纳米技术》)上。


全球首款“蚕丝硬盘”问世:可植入人体 再也不怕硬盘丢失


电影中有将硬盘放入微波炉中进行销毁的片段,但若是“碰”上“蚕丝蛋白硬盘”,恐怕难以达成。这是因为它不含电磁材料,不易受电磁干扰影响。


据介绍,“蚕丝蛋白硬盘”将蚕丝从传统的纺织材料转变成高科技的传感器材料,实现在高湿度、高磁场或强辐射等恶劣环境下的长期稳定工作。


作为“基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术”的首倡者和主要发明人,陶虎研究员说,蚕丝蛋白存储器作为一种高容量、高可靠性的新型存储技术,不仅可以像普通半导体硬盘那样存储数字信息;还可为活性生物信息储存提供一个功能巨大的平台,用于采集存储生物信息,同时存储人体DNA和血液样本;并且这种存储器还能按照预设的时序可控销毁,从而用于信息保密。


此外,他表示,由于蚕丝蛋白存储器极易掺杂各种功能分子进行功能化,因而可以增加信息存储的维度。未来通过对蚕丝蛋白存储器存储容量和读写速率的不断优化改进,该技术有可能发展成为下一代高容量、高可靠的信息存储技术。


全球首款“蚕丝硬盘”问世:可植入人体 再也不怕硬盘丢失


当陶渊明在1600多年前吟咏出《归园田居》时,绝对想不到,他的第五十四代嫡系后人陶虎,会将此作为自己科研的灵感来源。


今年38岁的陶虎,从小耳濡目染江西丝绸之柔美,在攻读博士期间发现蚕丝蛋白竟还可用于组织工程。结合自己微电子研究背景,他将用蚕丝蛋白制作微纳电子元件作为自己的科研方向之一。由于蚕丝蛋白在人体集成器件上有独特优势,多年来,陶虎的实验室已开发出一系列基于蚕丝蛋白的高科技传感器。


全球首款“蚕丝硬盘”问世:可植入人体 再也不怕硬盘丢失


“我们发现,在各类生物相关的微纳传感器中,存储器是迫切需要解决的一种器件。”陶虎说,他们发现蚕丝蛋白可选择吸收红外光,于是利用近场红外纳米光刻技术,将蚕丝蛋白当作光盘,在上面实现数字信息的写入和读取。


此次发布的这块蚕丝蛋白硬盘存储器,每平方英寸的存储容量可达64GB,而且在外接配套“光驱”后,可重复读取擦写文字、图片、音频等数据。未来,课题组还将继续改进技术,提高其读写速度。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”等图像和音频文件的准确记录、存储和“阅读”的原理验证。


值得一提的是,这种存储器的数据稳定性极高,能够耐受高湿度、高磁场和强辐射等恶劣环境。最神奇的是,“蚕丝硬盘”能保存有活性的生物分子。陶虎解释,蚕丝蛋白是一种厌水性材料,在一定纳米尺度下会形成防水、防气的致密结构,保护包覆在其中的蛋白质、葡萄糖、DNA等易于损坏的有机分子——若以此制成宇宙旅行的“时间胶囊”,可携带更多的人体生物信息。


全球首款“蚕丝硬盘”问世:可植入人体 再也不怕硬盘丢失


“作为一种蛋白质,蚕丝蛋白的降解可人为控制。”据此,陶虎和同事们设计出了一系列控制蚕丝蛋白硬盘降解的办法,可根据需要实现从几天到几年的存储时效控制。


论文共同通讯作者、美国纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授表示,该技术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,有望成为下一代高容量、高可靠的信息存储技术。


鉴于各地生产的蚕茧质量不一,为确保提取蚕丝蛋白的质量,研发团队还提前布局,找寻特定蚕茧供应来源,并培育出特定的产丝蚕种。


来源:文汇,快科技,IT之家


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