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当听到蚕丝竟然能用来存储数据时,你的第一反应是什么?

.2020-08-20 .作者:海星 .编辑:海星
导语:大千世界,无奇不有。

大千世界,无奇不有。

许多我们日常生活中常见的材料抱上高科技的大腿后,有可能华丽转身,留下的只剩一堆惊叹(666)!

说起蚕丝制品想必大家不陌生,关于蚕丝最初的印象就是武侠电影里刀枪不入的天蚕宝甲(真假无考究);随后就是让我们感到自豪的丝绸,几千年以来,丝绸几乎就成为了东方文明的传播者和象征。

现在,蚕丝又有了新的应用,那就是作为硬盘来存储数据。听到这你肯定以为我在胡说八道,但事实就是如此。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关课题组,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。没错,就是用蚕丝材料制作而成的一个硬盘,不仅能储存信息,还能植入人体。最牛掰的是,相关成果于近日发表在国际知名期刊《自然·纳米科技》上。

听到这海星君虎躯一震,因为这道题超纲了(其实是没见识), 它是如何实现的呢?

其实蚕丝硬盘与一般硬盘的工作原理差不多,都是利用盘面表面的凹凸痕迹来记录类似“0”和“1”的数字信号,之后再通过解码就可以获取存储数据。

只不过材料不同,普通硬盘大多使用铝合金材料或者玻璃来做基板,但是蚕丝硬盘则使用的是蚕丝蛋白来做基板。据科研人员介绍,因为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。

作为一种新型的存储介质,蚕丝硬盘的牛掰之处不止是材料的新应用。它还具备诸多独特的优势:存储量大、可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、还可以植入生物体长期保存,还能在预设的时间内实现可控降解。

除了存储优势外,后面的几项简直像开挂了一样,到底牛掰在何处,看完下面介绍你就懂了。

·抵御极端环境

海星君了解到,蚕丝蛋白在机械强度、生物兼容性、生物降解性、易于功能化和可调节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。

据介绍,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(胸部做一个CT扫描估计在500毫戈瑞左右),存储的信息也不会丢失,因此,蚕丝蛋白存储技术有望应用于外太空等极端环境。

·可加入生命体特征标记物

与一般的半导体硬盘不同的是,蚕丝硬盘除了可以存储图像、音频、文字等数字化可编码信息外,还可以存储生物体DNA和血液样本等生物体特征标记物。那么,它是如何保存有活性的生物分子的呢?

据科研人员介绍,如果要保存有活性的生物分子,可在将蚕丝变成蚕丝蛋白溶液后,将带有血红蛋白、白蛋白、葡萄糖等生命体特征的标记物融入其中,这就完成了生命体信息存储的全过程,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。由于蚕丝蛋白是一种厌水性材料,因此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,使其不受破坏。加上上面提到的抵御极端环境的特性,蚕丝蛋白有望在外太空领域发光发彩。

·可植入生物体

看过科幻电影的我们都知道,未来的超级人类就像一台超级计算机,而可植入芯片、可植入存储器在其中起了大作用。虽然未来不一定如此,由于蚕丝蛋白的生物兼容性良好,所以植入生物体内后也基本不会产生排斥反应。这意味着,蚕丝硬盘是可以植入生物体的,目前来看,这对追踪人体健康挺有用处。

回到最后,蚕丝硬盘就目前来看还是比较前沿,离真正商用还有一段时间。不过凭借材料的诸多优势,未来必定会大放异彩。

利用蚕丝蛋白来存储确实非常有创意,不过在科学界,类似的案例也曾有过。记得几年前有过一个报道,哈佛大学医学院研究人员成功将一幅 5 帧的动画存入了活细胞的 DNA 中,而且该动画能随时取出,还能随着细胞增殖而被无限复制,重要的是,DNA 的存储能力是同样大小光盘的一万亿倍还不止。

以上事迹说明,科学有的时候真的非常有魅力,我们不知道日常所见的物品,明天会以一种什么样的新形态出现在我们面前。

参考资料:科技日报《盖过蚕丝被,但你用过蚕丝硬盘吗》

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