陶渊明后人研发 蚕丝硬碟问世

蚕丝硬碟能存取DNA、血液样本等。图为示意图。(新华社资料照片

河北工作人员制作蚕丝织法。(新华社资料照片)

8500年前,世界最早的蚕丝制品出现在中国。古人可能很难想像,蚕丝除了能做织成绫罗绸缎,做旗袍,还能做成硬碟。大陆科学家研发出全球首款天然生物蛋白硬碟记忆体蚕丝硬碟,一个由蚕丝制成的硬碟,除了能存资讯,还能装东西,比如血液样本、DNA、疫苗,甚至可以植入生物体

中国科学院上海系统与资讯技术研究所研究员、上海微系统所2020前沿实验室主任陶虎说,蚕丝硬碟能同时存储数位资讯和生命资讯;其生物相容性良好,可以植入活的生物体,比如人体,长期保存甚至永久保存,像电影中士兵佩戴的铭牌一样,制成永不丢失的生命铭牌;又能根据设定,制成寿命可控的时间胶囊,可控地降解,可控消失。

可重复读取内建资料

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。陶虎课题组联合美国纽约州立大学石溪分校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容量生物存储技术。相关论文长文形式线上发表在国际知名期刊《自然奈米技术》(Nature Nanotechnology)上。

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奈电子元件作为自己的科研方向之一。由于蚕丝蛋白在人体积器件上有独特优势,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感测器

陶虎说,他们发现蚕丝蛋白可选择吸收红外线,于是利用近场红外线奈米光刻技术,将蚕丝蛋白当作光碟,在上面实现数位资讯的写入和读取。

此次发布这块蚕丝蛋白硬碟记忆体,每平方英寸的储存容量可达64GB,而且在外接配套「光碟机」后,可重复读取擦写文字、图片、音频等资料。

可保存活性生物分子

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,这种记忆体的资料稳定性极高,能够耐受高湿度、高磁场和强辐射等恶劣环境。最神奇的是,蚕丝硬碟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,在一定奈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「时光胶囊」,可携带更多的人体生物资讯。

陶虎表示,由于蚕丝蛋白记忆体极易掺杂各种功能分子进行功能化,因而可以增加资讯存储的维度。未来通过对蚕丝蛋白记忆体存储容量和读写速率的不断优化改进,该技术有望成为下一代高容量、高可靠的资讯储存技术。

陶虎还指出,对于蚕丝硬碟来说,好莱坞谍战电影中用微波炉破坏硬碟的情节可能会被改写,因为这款硬碟不畏强磁场和强辐射。在微波炉中高火30分钟后,蚕丝硬碟中的资讯仍安然无恙。