在許多人看來，蠶絲是紡織衣物的材料，但是，在科學(xué)家的手中，這種傳統(tǒng)的材料可以作為存儲信息的高科技新材料，植入生命體內(nèi)。中科院上海微系統(tǒng)所陶虎課題組聯(lián)合美國紐約州立大學(xué)石溪分校和德州大學(xué)奧斯汀分校相關(guān)課題組，首次實現(xiàn)了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲技術(shù)，這也是國際首塊基于天然生物蛋白的硬盤存儲器。相關(guān)成果于8月11日發(fā)表在國際期刊《自然·納米科技》上，相關(guān)技術(shù)已申請發(fā)明專利。
據(jù)介紹，這種存儲技術(shù)以生物兼容性良好、易于摻雜功能化、降解速率可控的天然蠶絲蛋白作為信息存儲介質(zhì)，近場紅外納米光刻技術(shù)作為數(shù)字信息寫入方式。其具體的原理是基于蠶絲蛋白對紅外光的選擇性吸收，利用近場紅外納米光刻技術(shù)，在絲素蛋白膜上加工高密度點陣實現(xiàn)數(shù)字信息寫入，對點陣成像實現(xiàn)信息讀取。到目前為止，團隊已用這種技術(shù)實現(xiàn)了“家蠶食葉圖”“空谷鳥鳴曲”等圖像和音頻文件準(zhǔn)確記錄、存儲和“閱讀”的原理驗證。
得益于蠶絲蛋白所具備的自身特性，結(jié)合高精度近場快速讀寫手段，蠶絲蛋白存儲器具有諸多優(yōu)勢。它不僅存儲容量大、原位可多次重復(fù)擦寫、同時存儲二進(jìn)制數(shù)字信息以及與生命活動直接相關(guān)的生物信息、在預(yù)設(shè)的時間內(nèi)可控降解，還能在高濕度、高磁場或強輻射等惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。
“相當(dāng)于人類長期佩戴的‘生命銘牌’、可控壽命的‘時間膠囊’，蠶絲蛋白存儲器有望在外太空等極端條件下將數(shù)字信息和生命信息進(jìn)行復(fù)制保存。”陶虎表示，未來該技術(shù)有望應(yīng)用于外太空的生命探索領(lǐng)域。
“相比傳統(tǒng)紫外光刻和電子束光刻技術(shù)，基于原子力顯微鏡的近場光學(xué)技術(shù)為生物材料在納米尺度下的原位加工和表征提供了可能，通過納米針尖將紅外光聚焦在極小的尺度下，對蠶絲蛋白進(jìn)行改性從而達(dá)到信息存儲和讀取的目的。后期可以進(jìn)一步結(jié)合多探針平行加工技術(shù)和快速移動平臺，有潛力實現(xiàn)可比擬商業(yè)化硬盤存儲器的存儲密度和讀寫速度。”論文的共同通訊作者、紐約州立大學(xué)石溪分校劉夢昆教授表示。(吳紅梅 記者王春)
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