中國科學技術大學杜江峰院士、王亞教授、夏慷蔚教授等，提出并發展了基于金剛石發光點缺陷的四維信息存儲技術(shu)，其具(ju)備面向實際應用所需的高密度(du)、超長免維護壽命(ming)、快速讀寫等(deng)關鍵特性，有望為(wei)“數據(ju)大爆(bao)炸(zha)”信(xin)息(xi)時代急需的新一代綠色高容(rong)量信(xin)息(xi)存儲提供(gong)解決方案。相關研究成果(guo)近日(ri)在(zai)線發表于(yu)《自然-光子學》。

   ;    近年(nian)來，光學存儲技(ji)術成為實現高密度存儲的重要發展路徑之一。然而，納米材料(liao)的穩定性差、信息讀寫速(su)度慢、誤差大以及(ji)能耗高等問題(ti)，使得(de)光學存儲技(ji)術在向實際應用轉化的過(guo)程中面臨巨(ju)大挑(tiao)戰。

       研究(jiu)團隊創新性(xing)利用金(jin)(jin)剛石(shi)中(zhong)一種可(ke)精確人(ren)工制備的(de)(de)(de)發光(guang)點缺(que)陷，應對了上述挑戰。研究(jiu)發現，金(jin)(jin)剛石(shi)中(zhong)的(de)(de)(de)原子尺度(du)弗蘭克爾(er)缺(que)陷具備穩(wen)定的(de)(de)(de)發光(guang)特(te)性(xing)，并能精確調控發光(guang)亮度(du)，從而編碼數(shu)據(ju)(ju)，成為理想的(de)(de)(de)信息(xi)存(cun)(cun)儲(chu)單元。得益于金(jin)(jin)剛石(shi)材料的(de)(de)(de)超高(gao)硬度(du)和(he)卓越的(de)(de)(de)化(hua)學穩(wen)定性(xing)，存(cun)(cun)儲(chu)在(zai)金(jin)(jin)剛石(shi)光(guang)盤中(zhong)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)極(ji)為穩(wen)定。通過高(gao)溫測(ce)試并結合阿倫尼烏(wu)斯定律預測(ce)信息(xi)單元的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)，即使(shi)在(zai)200℃高(gao)溫環(huan)境下(xia)，金(jin)(jin)剛石(shi)中(zhong)存(cun)(cun)儲(chu)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)壽命也遠超百(bai)年(nian)。同(tong)時，該存(cun)(cun)儲(chu)無須任(ren)何維護，不產生數(shu)據(ju)(ju)存(cun)(cun)儲(chu)的(de)(de)(de)能耗。

       為了實現高(gao)密(mi)度(du)(du)高(gao)可(ke)靠性(xing)存(cun)儲(chu)(chu)，研(yan)究人員發(fa)展了基于飛秒脈沖(chong)加(jia)工(gong)的快速高(gao)精(jing)度(du)(du)三維(wei)(wei)缺(que)陷制備(bei)(bei)技術，單(dan)個飛秒脈沖(chong)即(ji)可(ke)完成(cheng)對存(cun)儲(chu)(chu)單(dan)元的制備(bei)(bei)，信息寫入精(jing)度(du)(du)高(gao)于99.9%，已達到(dao)藍(lan)光(guang)光(guang)盤國家標準(zhun)。研(yan)究人員還(huan)進一步發(fa)展了二維(wei)(wei)、三維(wei)(wei)的并行(xing)讀(du)出技術，可(ke)同時實現上萬比特高(gao)效讀(du)出。當(dang)前(qian)，存(cun)儲(chu)(chu)單(dan)元的尺寸可(ke)達6納米(mi)，單(dan)元間隔在1微米(mi)左右(you)，存(cun)儲(chu)(chu)密(mi)度(du)(du)達到(dao)TB每(mei)平(ping)方厘(li)米(mi)量級，比藍(lan)光(guang)光(guang)盤存(cun)儲(chu)(chu)密(mi)度(du)(du)提高(gao)3個數(shu)量級。

       研究團隊(dui)一(yi)直(zhi)致力于固態發光(guang)點(dian)缺陷(xian)的(de)可控(kong)制備與高性(xing)能器(qi)件的(de)開發。近(jin)年(nian)來(lai)，團隊(dui)成(cheng)功研發了(le)一(yi)系列金剛石器(qi)件，此次(ci)研究進一(yi)步(bu)拓展了(le)固態發光(guang)點(dian)缺陷(xian)在新型信息存儲領域的(de)應(ying)用。