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 研究人員創造了一種可全息存儲數據并具有環境穩定性的納米薄膜，圖為Shencheng Fu用這種新薄膜在進行實驗。圖片來源：東北師范大學

      隨著數據量的增加，人們對大容量的數據怎樣長期存儲越來越重視。直徑只有人的頭發絲1/80,面積為10×10厘米的新型納米顆粒薄膜所能存儲的數據或將達到DVD的1000倍以上，因此有助于滿足這種需求。這項新技術有朝一日可以使微型可穿戴設備捕捉并存儲物體或人體的3D圖像。

      東北師范大學研發這種新薄膜的主要負責人Shencheng Fu說：“未來，這些新薄膜可以被整合到一個小型存儲芯片中，這種芯片可以記錄3D色彩信息，用于形成具有真實細節的3-D全息圖。由于存儲介質環境穩定，因此不僅可以在室外使用，甚至在外太空如此惡劣的輻射環境下仍可正常使用。”

     在Optical Materials Express雜志上，研究人員詳細介紹了他們制作的新薄膜，并展示了該技術在環境穩定時全息存儲系統的能力。這些薄膜不僅可以保存大量數據，而且還可以以每秒高達1GB的速度檢索數據，這大約是當今閃存讀取速度的二十倍。

用更小的空間中存儲更多的數據

      該薄膜專為全息數據存儲而設計，這種技術使用激光來創建和讀取材料中的數據來進行3D全息再現。因為它可以一次性記錄和讀取數百萬個字節，所以全息數據存儲比現在的光學和磁性方法要快得多，主要是因為光學和磁性方法一次只能記錄和讀取一個字節。全息方法的高密度體現在它不僅僅在材料表面上記錄信息，還能在三維體積中記錄，并且可以使用不同角度，不同顏色的光在同一區域記錄多個圖像。

      最近，研究人員一直在嘗試使用金屬半導體納米復合材料作為存儲具有高空間分辨率的納米級全息圖的介質。由二氧化鈦半導體和銀納米顆粒制成的多孔薄膜有望用于這種應用，因為它們暴露再不同波長或顏色的激光下時會改變顏色，還可以在激光束的焦點區域一次性記錄一組3D圖像。 盡管這些薄膜可以用于多波長全息數據存儲，但遺憾的是，紫外線的照射會擦除數據，使得這種薄膜不利于信息長期存儲。

     通過使用激光使銀由于額外的電子轉化成銀離子將全息圖像記錄到二氧化鈦銀膜中。Fu說：“我們意識到紫外線可能會擦除數據，因為它會使電子從半導體薄膜轉移到金屬納米顆粒之中，從而引起與激光相同的光轉換。將接收電子的分子引入系統會導致一些電子從半導體流向這些分子，會削弱紫外光擦除數據的能力，并創造出一種在穩定環境中可存儲大量的介質。”

改變電子流向

      對于這種新型薄膜，研究人員使用1-2納米大小的接收電子的分子來破壞電子從半導體流向金屬納米粒子的能力。他們用蜂窩狀納米孔結構制造了半導體薄膜，使納米顆粒，接收電子的分子和半導體全部相互接觸，并且接收電子的分子的超小尺寸使得它們能夠附著在孔內而不影響孔結構。因此這種薄膜最終只有620納米厚。

      研究人員測試了他們的新薄膜，發現即使在紫外光存在的情況下，全息圖也可以高效穩定地寫入圖像。研究人員還表明，使用接受電子的分子來改變電子流可形成多個傳輸路徑，使材料對激光的響應更快，并大大加快了數據寫入的速度。

      Fu表示：“用貴金屬（如銀）制成的顆粒通常被視為光學存儲的緩慢響應介質。我們使用新的電子傳輸流提高了粒子的光學響應速度，同時仍保持了粒子在信息存儲方面的其他優勢。”

      研究人員計劃通過進行戶外試驗來測試新薄膜的環境穩定性。他們指出，薄膜主要用來開發高效率的3D圖像重建技術和方法來顯示或讀取存儲的數據。