原標題:最小二維碼 數(shù)據(jù)存千年(創(chuàng)新匯)
二維碼能有多???近期,奧地利維也納工業(yè)大學(xué)與德國賽拉比特數(shù)據(jù)存儲公司合作,在陶瓷薄膜上成功雕刻出面積僅1.977平方微米的二維碼。這項微觀存儲領(lǐng)域的突破,被確認為目前全球最小的二維碼?!拔覀冊斐隽宋⑿ ⒎€(wěn)定且可反復(fù)讀取的二維碼,為人類信息的長期保存打開了全新可能?!表椖控撠?zé)人、維也納工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)研究所教授保羅·邁爾霍費爾在接受本報記者采訪時表示。
這枚二維碼由研究人員利用聚焦離子束技術(shù)(用高速聚焦的離子流精準轟擊材料表面,從而在微觀世界里完成“切割”或“雕刻”圖案的操作),刻寫在一種耐高溫、抗腐蝕的金屬陶瓷材料——氮化鉻薄膜上。這種材料常用于高性能切削刀具的涂層,具備極高的穩(wěn)定性。構(gòu)成二維碼的每個像素尺寸僅49納米,約為可見光波長的1/10,肉眼無法捕捉其蹤跡,但在電子顯微鏡下,圖案清晰可辨。研究團隊又用校準后的掃描電子顯微鏡對其進行獨立驗證,確認二維碼可以被穩(wěn)定識別。
邁爾霍費爾表示,打造“世界最小二維碼”并非團隊最初目標,而是研究過程中自然產(chǎn)生的結(jié)果。他們真正關(guān)注的是如何在極小尺度下,讓信息結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定存在,并能夠被可靠讀取?!爸圃鞓O小的微觀結(jié)構(gòu)并不難,但問題在于,極小尺度上,原子會移動位置或填補間隙,可能會使存儲的數(shù)據(jù)丟失。如何在長時間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整性和足夠的讀取對比度,一直是巨大挑戰(zhàn)。”他表示,團隊通過材料與制備工藝的創(chuàng)新,讓微型二維碼在電子顯微鏡下能夠穩(wěn)定讀取,信息不會因時間推移而衰減,實現(xiàn)了納米級結(jié)構(gòu)與長期穩(wěn)定性的結(jié)合。新研制的二維碼不僅穩(wěn)固,且可重復(fù)讀取,其尺寸僅為原紀錄保持者的37%。
為何選擇陶瓷薄膜作為存儲載體?邁爾霍費爾解釋說,陶瓷薄膜在化學(xué)和熱學(xué)上都極其穩(wěn)定。傳統(tǒng)電子存儲的電學(xué)狀態(tài)會隨著時間推移衰減,而陶瓷以物理比特(微小的坑洞等物理結(jié)構(gòu))的形式存儲信息,能夠抵抗擴散、腐蝕與老化,無需任何能量輸入便可使數(shù)據(jù)在極長時間內(nèi)保持穩(wěn)定,徹底擺脫了能源依賴。理論上,這種存儲方式可實現(xiàn)數(shù)千年的數(shù)據(jù)保存,解決了長期歸檔數(shù)據(jù)易丟失、高能耗的行業(yè)痛點。此外,這種存儲方式的容量也十分可觀,一個成年人手掌大小的陶瓷存儲盒(100×100×20毫米),理論上可存儲約290TB(太字節(jié))的原始數(shù)據(jù),相當(dāng)于約72個4TB移動硬盤的總存儲量。
研究團隊認為,這種基于納米物理結(jié)構(gòu)的存儲方式,在未來并不會取代日常高速存儲設(shè)備,更可能是作為一種“冷存儲”技術(shù),用于超長期、零能耗的歸檔場景。例如檔案館、博物館、科研機構(gòu)等需要長期保存重要數(shù)據(jù)的領(lǐng)域,都可能成為其潛在應(yīng)用方向。同時,隨著全球數(shù)據(jù)量不斷增長,數(shù)據(jù)中心長期運行帶來的能源消耗問題也日益受到關(guān)注,類似這種低能耗、長壽命的存儲技術(shù)就能更好地應(yīng)對這一難題。
北京工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院教授閆胤洲對本報記者表示,世界最小二維碼的誕生體現(xiàn)了目前微納制造領(lǐng)域的尖端技術(shù)水平,解決了傳統(tǒng)難加工材料表面極小結(jié)構(gòu)的制造難題,在顯著提升存儲密度的基礎(chǔ)上使數(shù)據(jù)記錄方式發(fā)生深刻變革,為大數(shù)據(jù)時代海量信息的低碳、超長壽命數(shù)據(jù)存儲提供了全新解決方案。
目前,這項技術(shù)仍處于實驗室驗證階段。邁爾霍費爾坦言:“目前的主要挑戰(zhàn)在于,如何進一步提升寫入速度、擴大制備面積并研發(fā)出更高效實用的讀取方法。將實驗室級別的演示成果推向工業(yè)應(yīng)用,是下一階段的核心任務(wù)?!?/p>
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