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 研究人员创造了一种可全息存储数据并具有环境稳定性的纳米薄膜，图为Shencheng Fu用这种新薄膜在进行实验。图片来源：东北师范大学

      随着数据量的增加，人们对大容量的数据怎样长期存储越来越重视。直径只有人的头发丝1/80,面积为10×10厘米的新型纳米颗粒薄膜所能存储的数据或将达到DVD的1000倍以上，因此有助于满足这种需求。这项新技术有朝一日可以使微型可穿戴设备捕捉并存储物体或人体的3D图像。

      东北师范大学研发这种新薄膜的主要负责人Shencheng Fu说：“未来，这些新薄膜可以被整合到一个小型存储芯片中，这种芯片可以记录3D色彩信息，用于形成具有真实细节的3-D全息图。由于存储介质环境稳定，因此不仅可以在室外使用，甚至在外太空如此恶劣的辐射环境下仍可正常使用。”

     在Optical Materials Express杂志上，研究人员详细介绍了他们制作的新薄膜，并展示了该技术在环境稳定时全息存储系统的能力。这些薄膜不仅可以保存大量数据，而且还可以以每秒高达1GB的速度检索数据，这大约是当今闪存读取速度的二十倍。

用更小的空间中存储更多的数据

      该薄膜专为全息数据存储而设计，这种技术使用激光来创建和读取材料中的数据来进行3D全息再现。因为它可以一次性记录和读取数百万个字节，所以全息数据存储比现在的光学和磁性方法要快得多，主要是因为光学和磁性方法一次只能记录和读取一个字节。全息方法的高密度体现在它不仅仅在材料表面上记录信息，还能在三维体积中记录，并且可以使用不同角度，不同颜色的光在同一区域记录多个图像。

      最近，研究人员一直在尝试使用金属半导体纳米复合材料作为存储具有高空间分辨率的纳米级全息图的介质。由二氧化钛半导体和银纳米颗粒制成的多孔薄膜有望用于这种应用，因为它们暴露再不同波长或颜色的激光下时会改变颜色，还可以在激光束的焦点区域一次性记录一组3D图像。 尽管这些薄膜可以用于多波长全息数据存储，但遗憾的是，紫外线的照射会擦除数据，使得这种薄膜不利于信息长期存储。

     通过使用激光使银由于额外的电子转化成银离子将全息图像记录到二氧化钛银膜中。Fu说：“我们意识到紫外线可能会擦除数据，因为它会使电子从半导体薄膜转移到金属纳米颗粒之中，从而引起与激光相同的光转换。将接收电子的分子引入系统会导致一些电子从半导体流向这些分子，会削弱紫外光擦除数据的能力，并创造出一种在稳定环境中可存储大量的介质。”

改变电子流向

      对于这种新型薄膜，研究人员使用1-2纳米大小的接收电子的分子来破坏电子从半导体流向金属纳米粒子的能力。他们用蜂窝状纳米孔结构制造了半导体薄膜，使纳米颗粒，接收电子的分子和半导体全部相互接触，并且接收电子的分子的超小尺寸使得它们能够附着在孔内而不影响孔结构。因此这种薄膜最终只有620纳米厚。

      研究人员测试了他们的新薄膜，发现即使在紫外光存在的情况下，全息图也可以高效稳定地写入图像。研究人员还表明，使用接受电子的分子来改变电子流可形成多个传输路径，使材料对激光的响应更快，并大大加快了数据写入的速度。

      Fu表示：“用贵金属（如银）制成的颗粒通常被视为光学存储的缓慢响应介质。我们使用新的电子传输流提高了粒子的光学响应速度，同时仍保持了粒子在信息存储方面的其他优势。”

      研究人员计划通过进行户外试验来测试新薄膜的环境稳定性。他们指出，薄膜主要用来开发高效率的3D图像重建技术和方法来显示或读取存储的数据。