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皇冠足球:盖过蚕丝被,但你用过蚕丝硬盘吗

Allbet登录网址 2020年08月24日 科技 47 0

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皇冠足球:盖过蚕丝被,但你用过蚕丝硬盘吗 第1张

  视觉中国供图

皇冠足球:盖过蚕丝被,但你用过蚕丝硬盘吗 第2张

  写入数据后的蚕丝卵白存储器受访者供图

  5G等通讯手艺的快速生长,带来了高可靠低延迟的网络连接,我们将更快进入“万物互联”时代,连接到网络的装备激增,就会带来数据存储量的激增。若何突破现有存储装备限制,实现更高效、更大容量的存储是当下手艺人员研究的重点。

  在人们的印象中,蚕丝最主要的用途就是作为纺织质料,现在科技的生长正在不停突破人们的想象。蚕丝与现代文明相遇竟能变身为高科技创新质料,不仅能储存信息,还能植入人体。

  克日,中国科学院上海微系统所陶虎课题组团结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,研发了天下上首块基于自然生物卵白的硬盘存储器——蚕丝硬盘,相关功效于克日揭晓在国际着名期刊《自然·纳米科技》上。

  存储量大 稳固性高 有望应用于外太空等极端环境

  一直以来,科学家都在致力于将生命科学手艺与半导体手艺举行融合,这类研究的主要功效之一,就是给信息存储带来了新思路,如高容量DNA存储手艺、寡肽存储手艺等种种基于生物介质的存储手艺不停被研发出来。

  最近,科学家又以蚕丝卵白作为存储介质开发出高容量蚕丝卵白存储手艺,基于蚕丝卵白对红外光的选择性吸收,行使近场红外纳米光刻手艺,在丝素卵白膜上加工高密度点阵实现数字信息写入,对点阵成像可举行信息读取,从而实现了蚕丝卵白的存储功效。

  据科研人员先容,由于蚕丝卵白可吸收红外光,以是能够行使近场红外纳米光刻手艺,将蚕丝卵白看成光盘,在上面实现数字信息的写入和读取。制作蚕丝硬盘的历程有点像“摊大饼”,行使近红外纳米光刻手艺往蚕丝硬盘里写入信息则像是在大饼上撒芝麻,整道工艺完成后,“大饼”外面的凹凸痕迹就类似“0”和“1”的数字信号,通过解码即可获知所存储的信息。

  到目前为止,团队已用这种手艺实现了“家蚕食叶图”“空谷鸟鸣曲”等图像和音频文件的准确纪录、存储和“阅读”的原理验证,相关手艺已申请专利。

  据了解,这种以蚕丝卵白为存储介质研制出来的存储器具备诸多怪异的优势:存储容量大,每平方英寸可存储64GB数据;原位可多次重复擦写;可同时存储二进制数字信息以及与生命流动直接相关的生物信息;可以植入生物体历久保留,也可以在预设的时间内可控降解。

  值得一提的是,蚕丝卵白在机械强度、生物兼容性、生物降解性、易于功效化和可调治的水溶性等方面都具有优越的显示。这些特征赋予了蚕丝硬盘极高的稳固性,使其能够在高湿度、高磁场或强辐射等恶劣环境下历久稳固事情,将蚕丝硬盘置于相对湿度90%或7特斯拉磁场或25千戈瑞强辐射环境下,存储的信息也不会丢失,因此,蚕丝卵白存储手艺有望应用于外太空等极端环境。

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  加入生命体特征符号物 可生物信息、数字信息并存

  1978年,美国旅行者1号探测器首次携带了一张唱片《地球之声》进入太空,那时为了抵御极端环境,这张唱片由镀金的铜板制成,不仅成本高昂,而且只能存储单一的数字信息。

  若是被带上太空的是蚕丝硬盘,那么人类的生命密码也就有望在外太空举行保留和进一步研究。由于蚕丝硬盘不仅可以存储数字信息,还能存储生物信息。

  “蚕丝卵白存储器不仅可以像通俗半导体硬盘那样存储图像、音频、文字等数字化可编码信息,还可为活性生物信息储存提供一个功效伟大的平台,用于采集存储生物信息,同时可存储生物体DNA和血液样本。”该项手艺的首倡者和主要发明人、上海微系统所2020前沿实验室主任陶虎示意,通过调控卵白质的降解速率,这种存储器还能够根据预设的时序可控销毁,从而用于信息保密。

  那么,蚕丝硬盘为何能保留有活性的生物分子?

  据科研人员先容,蚕丝卵白存储器的形成历程是一个将蚕丝反向酿成蚕丝卵白溶液再将其旋涂成薄膜的历程。若是要保留有活性的生物分子,可在将蚕丝酿成蚕丝卵白溶液后,将带有血红卵白、白卵白、葡萄糖等生命体特征的符号物融入其中,这就完成了生命体信息存储的全历程,若是再通过激光等手段在丝素卵白膜上举行高密度的点阵加工,通过二进制数字编码,便可将数字信息和生命体信息同时存储到蚕丝硬盘上。

  据先容,蚕丝卵白是一种厌水性质料,在一定纳米尺度下会形成防水、防气的致密结构,珍爱包覆在其中的卵白质、葡萄糖、DNA等易于损坏的有机分子,使其不受损坏。

  此外,经由手术就可将蚕丝硬盘植入生物体内,而且由于蚕丝卵白的生物兼容性优越,植入生物体内后也基本不会发生排挤反映。

  手艺成熟有待验证 实现大规模商用另有一段距离

  科技日报记者获悉,该存储器可以在一平方英寸(约6.45平方厘米)的面积上存储64GB的数据,若是折算成传统的半导体存储器,一颗3.5英寸的蚕丝卵白存储器的容量跨越0.5TB(512GB)。

  “一颗3.5英寸(蚕丝卵白)蚕丝卵白存储器所用的蚕丝连0.1克都不到,照此推算,一个蚕茧就可以制备出具有1—3TB存储空间的存储器,而一条重约1.5公斤的自然蚕丝被所需要的蚕茧可制成上万颗该规模的自然蚕丝存储器。”陶虎先容说。这意味着蚕丝卵白存储器若是能实现批量化生产,将极大降低存储器的生产成本。

  那么,蚕茧产地差别,是否会影响蚕丝硬盘的质量?蚕丝卵白若何防腐?蚕丝硬盘未来是否可以举行大规模生产?针对这些问题,陶虎逐一举行了解答。

  “虽然蚕茧产地差别,品质也各有差异,然则我们制订了相关尺度,可以在工艺上举行质量控制。”他示意,在产品防腐的问题上,首先蚕丝卵白自己就具备一定的抗菌效果,而且研究人员会进一步对蚕丝卵白做一些功效化处置,好比通过加入一些抗生向来到达抑制细菌的目的。

  谈及未来是否能实现产业化生产,陶虎称此项研究仍较为前沿,手艺是否成熟有待进一步验证,因此离商用另有一段距离,后续还将继续在提高存储容量及信息读取速率等方面举行深入研究。

  纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授作为论文的配合通讯作者也示意:“相比传统紫外光刻和电子束光刻手艺,基于原子力显微镜的近场光学手艺为生物质料在纳米尺度下的原位加工和表征提供了可能。后期可以进一步连系多探针平行加工手艺和快速移动平台,让蚕丝硬盘有潜力实现可对比商业化硬盘存储器的存储密度和读写速率。”

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