近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)傳來了一項令人矚目的科研進(jìn)展。該校所屬的中國科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在光學(xué)信息存儲領(lǐng)域取得了重大突破，成功實(shí)現(xiàn)了基于金剛石的高密度、高可靠性光學(xué)信息存儲。

這一成果的取得，離不開杜江峰、王亞、夏慷蔚等科研人員的共同努力。他們針對當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲技術(shù)面臨的存儲容量瓶頸和高能耗問題，提出了一種全新的解決方案——基于金剛石發(fā)光點(diǎn)缺陷的四維信息存儲技術(shù)。這項技術(shù)不僅具備高密度存儲的特性，還擁有超長免維護(hù)壽命和快速讀寫的優(yōu)勢，為應(yīng)對“數(shù)據(jù)大爆炸”時代的信息存儲需求提供了新的可能。

隨著信息時代的到來，大數(shù)據(jù)已成為推動科技發(fā)展的關(guān)鍵力量。然而，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，如磁盤、光盤、固態(tài)硬盤等，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于數(shù)據(jù)量的增長。海量數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析技術(shù)雖然不斷進(jìn)步，但存儲容量的限制和高能耗問題仍然是制約海量數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的重要瓶頸。

光學(xué)存儲技術(shù)因其高密度存儲的潛力而備受關(guān)注。然而，納米材料的穩(wěn)定性差、信息讀寫速度慢、誤差大以及高能耗等問題，一直阻礙著光學(xué)存儲技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。為了克服這些挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地利用了金剛石中一種可精確人工制備的發(fā)光點(diǎn)缺陷——原子尺度弗蘭克爾缺陷。

金剛石作為自然界中最堅硬的材料之一，不僅具有超高的硬度，還擁有卓越的化學(xué)穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，金剛石中的弗蘭克爾缺陷具備穩(wěn)定的發(fā)光特性，并能通過精確調(diào)控其發(fā)光亮度來編碼數(shù)據(jù)，從而成為理想的信息存儲單元。存儲在金剛石光盤中的數(shù)據(jù)極為穩(wěn)定，即使在200℃的高溫環(huán)境下，其存儲壽命也可遠(yuǎn)超百年。

為了實(shí)現(xiàn)高密度、高可靠性的存儲，研究人員還發(fā)展了一套基于飛秒脈沖加工的快速高精度三維缺陷制備技術(shù)。僅需單個飛秒脈沖（約200飛秒），即可完成對存儲單元的制備，信息寫入精度高達(dá)99.9%，已達(dá)到藍(lán)光光盤的國家標(biāo)準(zhǔn)。同時，他們還進(jìn)一步發(fā)展了二維、三維的并行讀出技術(shù)，可同時實(shí)現(xiàn)對上萬比特的高效讀出。

這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果令人驚嘆。研究人員將世界上第一個計時攝影作品《飛馳中的馬》的不同幀數(shù)，通過三維堆疊存儲在金剛石中，并通過讀取形成了生動的動畫效果。每一幀的動畫數(shù)據(jù)占用金剛石存儲的橫向尺寸僅為90×70平方微米，充分展示了該技術(shù)的高密度存儲能力。

該技術(shù)的存儲密度也達(dá)到了前所未有的高度。當(dāng)前，存儲單元的尺寸可達(dá)到69納米（約為波長的十二分之一），單元間隔在1微米左右，存儲密度達(dá)到Terabit/cm3量級，比藍(lán)光光盤的存儲密度提高了三個量級。

這一重大科研成果的取得，不僅為信息存儲技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路，也為應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)提供了新的解決方案。隨著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，相信這一技術(shù)將在未來發(fā)揮更加重要的作用。