全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA

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◎吴红梅 科技日报本站特派记者本站特派记者 王春5G等通讯技术的快速发展,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”时期,连接到网络的装备激增,就会带来数据存储量

◎吴红梅 科技日报本站特派记者本站特派记者 王春 5G等通讯技术的快速发展,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”时期,连接到网络的装备激增,就会带来数据存储量的激增。如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技术人员研究的重点。 在人们的印象中,蚕丝最主要的用处就是作为纺织材料,如今科技的发展正在不断突破人们的想象。蚕丝与现代文明相遇竟能变身为高科技创新材料,不但能贮存信息,还能植入人体。 有画面了全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA 蚕茧。图源:视觉中国 近日,中国科学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干课题组,研发出了世界上首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器——蚕丝硬盘,相干成果于近日发表在国际知名期刊《自然·纳米科技》上。 存储量大、稳定性高 有望利用于外太空等极端环境 1直以来,科学家都在致力于将生命科学技术与半导体技术进行融会,这类研究的重要成果之1,就是给信息存储带来了新思路,如高容量DNA存储技术、寡肽存储技术等各种基于生物介质的存储技术不断被研发出来。 最近,科学家又以蚕丝蛋白作为存储介质开发出高容量蚕丝蛋白存储技术,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,对点阵成像可进行信息读取,从而实现了蚕丝蛋白的存储功能。 全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA 写入数据后的蚕丝蛋白存储器。受访者供图 据科研人员介绍,由于蚕丝蛋白可吸收红外光,所以能够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。制作蚕丝硬盘的进程有点像“摊大饼”,利用近红外纳米光刻技术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”表面的凹凸痕迹就类似“0”和“1”的数字信号,通过解码便可获知所存储的信息。 到目前为止,团队已用这类技术实现了“家蚕食叶图”“空谷鸟鸣曲”等图象和音频文件的准确记录、存储和“浏览”的原理验证,相干技术已申请专利。 据了解,这类以蚕丝蛋白为存储介质研制出来的存储用具备诸多独特的优势: 存储容量大,每平方英寸可存储64GB数据; 原位可屡次重复擦写; 可同时存储2进制数字信息和与生命活动直接相干的生物信息; 可以植入生物体长时间保存,也能够在预设的时间内可控降解。 全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA sx642220012:1>0,到底有啥好讨论的。 蚕丝硬盘的优势。 值得1提的是,蚕丝蛋白在机械强度、生物兼容性、生物降解性、易于功能化和可调理的水溶性等方面都具有良好的表现。 这些特性赋予了蚕丝硬盘极高的稳定性,使其能够在高湿度、高磁场或强辐射等卑劣环境下长时间稳定工作,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,蚕丝蛋白存储技术有望利用于外太空等极端环境。 加入生命体特点标记物 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1张唱片《地球之声》进入太空,当时为了抵抗极端环境,这张唱片由镀金的铜板制成,不但本钱高昂,而且只能存储单1的数字信息。 如果被带上太空的是蚕丝硬盘,那末人类的生命密码也就有望在外太空进行保存和进1步研究。由于蚕丝硬盘不但可以存储数字信息,还能存储生物信息。 “蚕丝蛋白存储器不但可以像普通半导体硬盘那样存储图象、音频、文字等数字化可编码信息,还可为活性生物信息贮存提供1个功能巨大的平台,用于收集存储生物信息,同时可存储生物体DNA和血液样本。”该项技术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表示,通过调控蛋白质的降解速度,这类存储器还能够依照预设的时序可控烧毁,从而用于信息保密。 那末,蚕丝硬盘为什么能保存有活性的生物份子? 据科研人员介绍,蚕丝蛋白存储器的构成进程是1个将蚕丝反向变成蚕丝蛋白溶液再将其旋涂成薄膜的进程。 如果要保存有活性的生物份子,可在将蚕丝变成蚕丝蛋白溶液后,将带有血红蛋白、白蛋白、葡萄糖等生命体特点的标记物融入其中,这就完成了生命体信息存储的全进程,如果再通过激光等手段在丝素蛋白膜上进行高密度的点阵加工,通过2进制数字编码,即可将数字信息和生命体信息同时存储到蚕丝硬盘上。 全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA 蚕丝蛋白溶液。受访者供图 据介绍,蚕丝蛋白是1种厌水性材料,在1定纳米尺度下会构成防水、防气的致密结构,保护包覆在其中的蛋白质、葡萄糖、DNA等易于破坏的有机份子,使其不受破坏。 另外,经过手术便可将蚕丝硬盘植入生物体内,并且由于蚕丝蛋白的生物兼容性良好,植入生物体内后也基本不会产生排挤反应。 技术成熟有待验证 实现大范围商用还有1段距离 科技日报本站特派记者得悉,该存储器可以在1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,1颗3.5英寸的蚕丝蛋白存储器的容量超过0.5TB(512GB)。 “1颗3.5英寸(蚕丝蛋白)蚕丝蛋白存储器所用的蚕丝连0.1克都不到,照此推算,1个蚕茧就能够制备出具有1—3TB存储空间的存储器,而1条重约1.5千克的天然蚕丝被所需要的蚕茧可制成上万颗该范围的天然蚕丝存储器。”陶虎介绍说。这意味着蚕丝蛋白存储器如果能实现批量化生产,将极大下降存储器的生产本钱。 那末,蚕茧产地不同,是不是会影响蚕丝硬盘的质量?蚕丝蛋白如何防腐?蚕丝硬盘未来是不是可以进行大范围生产?针对这些问题,陶虎逐一进行了解答。 “虽然蚕茧产地不同,品质也各有差异,但是我们制定了相干标准,可以在工艺上进行质量控制。”他表示,在产品防腐的问题上,首先蚕丝蛋白本身就具有1定的抗菌效果,并且研究人员会进1步对蚕丝蛋白做1些功能化处理,比如通过加入1些抗生夙来到达抑制细菌的目的。 全球首款“蚕丝硬盘”问世!GEN回应DRX漫画Bdd说我们只要在下次击败他们就行了可植入人体,可存储DNA 谈及未来是不是能实现产业化生产,陶虎称此项研究仍较为前沿,技术是不是成熟有待进1步验证,因此离商用还有1段距离,后续还将继续在提高存储容量及信息读取速度等方面进行深入研究。 纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授作为论文的共同通讯作者也表示:“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。后期可以进1步结合多探针平行加工技术和快速移动平台,让蚕丝硬盘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。” 来源:科技日报 文中图片除标注外来自网络 编辑:刘义阳 审核:管晶晶 终审:冷文生

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