随着科技的飞速发展,人类社会正面临信息爆炸的时代,数据存储需求急剧增长。传统的光盘、硬盘等存储手段已难以满足日益庞大的数据存储要求,促使科学家们不断探索新型存储技术和介质。
近期,美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队在《化学》期刊上发表了一项创新成果,他们开创性地将信息编码和解码技术应用于塑料材料。通过合成具有特定序列的聚合物分子,研究团队成功实现了在塑料中存储信息,并通过电信号读取。这一突破标志着信息存储领域的一次重要革新,使得塑料聚合物成为一种全新的存储介质。
在生物领域,DNA作为生命的遗传密码,其通过四种核苷酸(A、T、G、C)以特定顺序排列,实现了高效的信息存储。受此启发,信息技术领域也采用了类似的编码方式,但使用的是二进制(0和1)。尽管DNA存储具有信息密度高、易于转换成二进制数据的优点,但目前仍面临成本高、读写效率低等挑战,限制了其大规模应用。
得克萨斯大学的研究团队在塑料分子的低聚物中采用了类似DNA存储的编码策略。他们选择了四种不同的单体,分别对应于DNA中的A、T、G、C四种核苷酸,并按一定顺序进行编码,构建成链状聚合物。随后,利用这些分子的电化学性质进行读取和解码。研究人员通过这四种单体的不同组合构建了一个“字符字母表”,能够表示256个不同的字符。为了验证这一方法的可行性,他们成功合成了一个包含11个字符密码的链状聚合物,并借助电化学谱学分析进行了解码。由于每种单体都具有独特的电化学信号,因此可以在逐步降解过程中解读出单体的顺序。
然而,目前这项技术还存在一些局限性。解码过程需要将聚合物分子进行降解,因此只能进行一次性读取。解码速度相对较慢,仅读取这11个字符就耗时2.5个小时。尽管如此,研究团队仍在努力改进解码速度,并探索实现数据重复读写的可能性。
聚合物数据存储技术的突破为存储介质的发展开辟了新途径。相比传统存储介质,聚合物存储具有重量轻、成本低、容量大、能耗低以及绿色环保等优势。在电磁环境和强辐射环境中,聚合物存储表现出更好的数据稳定性。特别是在柔性电子设备和物联网领域,采用特定塑料低聚物进行存储,可以在适宜的条件下比磁介质和光介质拥有更长的数据保存期。同时,聚合物存储在使用寿命结束后还可进行回收或生物降解,有助于减少电子垃圾的产生。
在信息存储领域,科学家们正积极研究其他新技术。例如,中国科学技术大学的研究团队基于金刚石发光点缺陷开发出一种新型四维信息存储技术,具有高密度、超长免维护寿命和快速读写的特点。华中科技大学则研制出容量达现有光盘10倍的玻璃硬盘样品。英国南安普敦大学光学研究中心则通过多维光存储技术实现了光介质存储器中的多层存储,目前已达到100层的无误数据存储。