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世界首块“蚕丝硬盘”来了!写得了数据,存得了DNA!

来自:水畔网行 0 0 2020-08-12

“但愿桑麻成,蚕月得纺绩”,除了飘逸亮丽的丝绸,蚕丝蛋白还能用来做成数据存储器,不仅可以存储数字信息,还能长期“保鲜”存储血红蛋白、DNA、活性药物等生物分子。更神奇的是,这轻薄的柔性硬盘,还能植入生命体内,可控适时降解。

这是真的!


据报道,中国科学院上海微系统与信息技术研究所陶虎课题组与国际同行合作,成功研制出世界首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器——蚕丝蛋白存储器。近日,《自然-纳米技术》以长文形式在线发表了这项成果。

  

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当陶渊明在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。

今年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纳电子元件作为自己的科研方向之一。由于蚕丝蛋白在人体集成器件上有独特优势,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传感器。

“我们发现,在各类生物相关的微纳传感器中,存储器是迫切需要解决的一种器件。”陶虎说,他们发现蚕丝蛋白可选择吸收红外光,于是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。

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此次发布的这块蚕丝蛋白硬盘存储器,每平方英寸的存储容量可达64GB,而且在外接配套“光驱”后,可重复读取擦写文字、图片、音频等数据。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”等图像和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,这种存储器的数据稳定性极高,能够耐受高湿度、高磁场和强辐射等恶劣环境。最神奇的是,“蚕丝硬盘”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——若以此制成宇宙旅行的“时间胶囊”,可携带更多的人体生物信息。

 

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“作为一种蛋白质,蚕丝蛋白的降解可人为控制。”据此,陶虎和同事们设计出了一系列控制蚕丝蛋白硬盘降解的办法,可根据需要实现从几天到几年的存储时效控制。

论文共同通讯作者、美国纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授表示,该技术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,有望成为下一代高容量、高可靠的信息存储技术。

鉴于各地生产的蚕茧质量不一,为确保提取蚕丝蛋白的质量,研发团队还提前布局,找寻特定蚕茧供应来源,并培育出特定的产丝蚕种。

(信息来源:互联网;作者:许琦敏)


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