在許多人看來， 蠶絲是紡織衣物的材料， 但是， 在科學家的手中， 這種傳統(tǒng)的材料可以作為存儲信息的高科技新材料， 植入生命體內。 中科院上海微系統(tǒng)所陶虎課題組聯(lián)合美國紐約州立大學石溪分校和德州大學奧斯汀分校相關課題組， 首次實現(xiàn)了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲技術， 這也是國際首塊基于天然生物蛋白的硬盤存儲器。 相關成果于2020 年8 月11 日發(fā)表在國際期刊《自然·納米科技》 上， 相關技術已申請發(fā)明專利。

據(jù)介紹， 這種存儲技術以生物兼容性良好、 易于摻雜功能化、 降解速率可控的天然蠶絲蛋白作為信息存儲介質，近場紅外納米光刻技術作為數(shù)字信息寫入方式。 其具體的原理是基于蠶絲蛋白對紅外光的選擇性吸收， 利用近場紅外納米光刻技術， 在絲素蛋白膜上加工高密度點陣實現(xiàn)數(shù)字信息寫入， 對點陣成像實現(xiàn)信息讀取。 到目前為止， 團隊已用這種技術實現(xiàn)了“家蠶食葉圖” “空谷鳥鳴曲” 等圖像和音頻文件準確記錄、 存儲和“閱讀” 的原理驗證。

得益于蠶絲蛋白所具備的自身特性， 結合高精度近場快速讀寫手段， 蠶絲蛋白存儲器具有諸多優(yōu)勢。 它不僅存儲容量大、 原位可多次重復擦寫、 同時存儲二進制數(shù)字信息以及與生命活動直接相關的生物信息、 在預設的時間內可控降解， 還能在高濕度、 高磁場或強輻射等惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。

“相當于人類長期佩戴的‘生命銘牌'、 可控壽命的‘時間膠囊'， 蠶絲蛋白存儲器有望在外太空等極端條件下將數(shù)字信息和生命信息進行復制保存?！?陶虎表示， 未來該技術有望應用于外太空的生命探索領域。

相比傳統(tǒng)紫外光刻和電子束光刻技術， 基于原子力顯微鏡的近場光學技術為生物材料在納米尺度下的原位加工和表征提供了可能， 通過納米針尖將紅外光聚焦在極小的尺度下， 對蠶絲蛋白進行改性從而達到信息存儲和讀取的目的。 后期可以進一步結合多探針平行加工技術和快速移動平臺， 有潛力實現(xiàn)可比擬商業(yè)化硬盤存儲器的存儲密度和讀寫速度。 論文的共同通信作者、 紐約州立大學石溪分校劉夢昆教授表示。