上海科学家研发全球首款“蚕丝硬盘”：可植入人体，可控销毁

新闻

种桑养蚕，抽丝编绢。

未来，我们的电脑使用的硬盘可能不是一款半导体，也不是一群大肠杆菌，而是来自一个蚕茧。



蚕茧 受访者供图

中国科学家研发出全球首款天然生物蛋白硬盘存储器——蚕丝硬盘，一个由蚕丝制成的硬盘：除了能存信息，还能装东西，比如血液样本、DNA、疫苗，甚至可以植入生物体。

8月10日，该研究的主要完成人之一、中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、博士生导师、上海微系统所2020前沿实验室主任陶虎告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），蚕丝硬盘能同时存储数字信息和生命信息；其生物兼容性良好，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。它有望在外太空等极端条件下保存信息。

陶虎表示，对于蚕丝硬盘来说，好莱坞谍战大片中用微波炉破环硬盘的情节可能会被改写，因为这款硬盘不畏强磁场和强辐射。在微波炉中高火30分钟后，蚕丝硬盘中的信息仍“安然无恙”。目前蚕丝硬盘的存储容量已可达64GB每平方英寸。

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，首次实现了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术。



示意图，蚕丝硬盘上的点阵。 受访者供图

8月11日，相关论文以长文形式在线发表在国际知名期刊《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。研究团队已用这种技术实现了“家蚕食叶图”、“空谷鸟鸣曲”等图像和音频文件准确记录、存储和“阅读”的原理验证。

陶虎介绍，蚕丝蛋白被制成硬盘后，人们想要存储的信息，可以通过近场红外纳米光刻系统写入，并用同一套系统读取。通过改变写入光的能量，可以调节蚕丝蛋白上加工图的形貌，比如凸起或凹下，从而实现原位重复擦写。这样的存取原理，与“CD”或“DVD”光盘存储技术相似。

论文的共同通讯作者纽约州立大学石溪分校刘梦昆教授表示，基于原子力显微镜的近场光学技术，为生物材料在纳米尺度下的原位加工和表征提供了可能。通过纳米针尖，将红外光聚焦在极小的尺度下，对蚕丝蛋白进行改性，从而达到信息存储和读取的目的。后期可以进一步结合多探针平行加工技术和快速移动平台，未来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。



蚕丝硬盘的优势。受访者供图

陶虎表示，蚕丝蛋白存储器作为一种高容量、高可靠性的新型存储技术，不仅可以像普通半导体硬盘那样存储数字信息，还可为活性生物信息储存提供一个功能巨大的平台，用于采集存储生物信息，同时存储人体DNA和血液样本。并且这种存储器还能按照预设的时序可控销毁，从而用于信息保密。此外，由于蚕丝蛋白存储器极易掺杂各种功能分子进行功能化，因而可以增加信息存储的维度。未来通过对蚕丝蛋白存储器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、高可靠的信息存储技术。

春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。

8500年前，世界最早的蚕丝制品出现在中国。古人可能很难想象到，蚕丝除了能做织成绫罗绸缎，做旗袍，还能做硬盘。

蚕丝硬盘是陶虎研究团队的新成果。2018年，他们还在国际学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)上发表论文，将蚕丝做成可降解且降解速率可控的“骨钉”。从售价千余元、用掉5公斤蚕丝才能做一床的蚕丝被，到0.5克蚕茧就能做一套的价值1万元左右的蚕丝蛋白骨钉，古老的桑蚕产业有望跻身高科技高附加值的生物医药产业。

陶虎还透露，根据族谱，他是陶渊明的后人。除了《桃花源记》、《归去来兮辞》等文学作品，蚕丝硬盘是东晋诗人陶渊明家族的新贡献。

(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)