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可植入、能控降解、还抗强辐射 这块存储器居然还是用蚕丝蛋白做的!

发布时间:2020-08-11 09:24:43 来源: 作者:
“我们研发了国际首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器。”陶虎研究员介绍,“这块蚕丝蛋白存储器每平方英寸可存

图说:蚕丝蛋白存储器具备的优势 采访对象供图.jpg

图说:蚕丝蛋白存储器具备的优势  采访对象供图(下同)

新民晚报讯(记者 郜阳)说起蚕丝,你首先想到的是什么?是啃着桑叶的可爱蚕宝宝,还是柔软亲肤的蚕丝被?来自上海的科研人员让蚕丝“跨界出道”——将其从传统的纺织材料转变成高科技的传感器材料。中国科学院上海微系统与信息技术研究所陶虎课题组联合国外高校相关课题组,首次实现了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术。该成果以长文形式于8月11日凌晨在线发表在国际知名期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。

现今,人类活动越来越依赖于信息,信息存储的条件也越来越苛刻,当前的半导体存储技术越来越难满足日益增长的信息存储需求。生命科学与半导体技术的融合,给信息存储带来了新思路,各种基于生物介质的存储技术应运而生。

“我们研发了国际首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器。”陶虎研究员介绍,“这块蚕丝蛋白存储器每平方英寸可存储64GB的数据,生物体可植入,能重复擦写并可同时存储数字信息与生物信息;还具有可控降解、可控消失,并在高湿度、高磁场、强辐射环境中兼容的优势。”

记者了解到,蚕丝蛋白存储器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。而通过改变激光能量,调节蚕丝蛋白上加工图的形貌(凸起或凹下),即可实现原位重复擦写。“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。”陶虎表示。

图说:基于近场红外纳米光刻的蚕丝蛋白信息存储技术 采访对象供图.jpg

图说:基于近场红外纳米光刻的蚕丝蛋白信息存储技术

陶虎将这块蚕丝蛋白存储器比作“永不丢失的生命铭牌”和“可控寿命的时间胶囊”。他告诉记者,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。“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,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,该技术有可能成为下一代高容量、高可靠的信息存储技术。

陶虎进一步解释,由于存储器本身是蛋白,在有酶和水的情况下会发生降解。降解速度则与蛋白分子量和蛋白交联度有关:蛋白交联程度越高,其分子就结合得越紧密,也就越难降解。而蛋白交联度可由人为控制,这也是蚕丝蛋白存储器降解时间可控的原因。

为了避免“橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳”的状况,科研团队选择了特定的蚕品种,在特定环境下培育,保证了生产源头的可控。陶虎说,蚕丝蛋白存储器后期如果应用到人体,会通过严格的临床伦理,课题组之后也会有布局。

“之后我们将进一步结合多探针平行加工技术和快速移动平台,未来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。”论文共同通讯作者、纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授补充说。

 “这是比较前沿的研究,已经申请了专利,将来准备进行成果转化。”陶虎透露。课题组基于蚕丝蛋白及微纳加工技术,目前主要开展超柔性脑机接口核心器件和植入式可降解医疗器械的研发。

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