美國康涅狄格州大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),通過使用激光在微生物蛋白上刻蝕數(shù)據(jù),可制造一種可擦除的全息存儲器.全息儲存器存儲數(shù)據(jù)是在一個三維的空間而不是通 常的兩維空間,并且數(shù)據(jù)檢索速度要比傳統(tǒng)的快幾百倍.第一個全息存儲系統(tǒng)最近已經(jīng)投放市場,不過它還不像光盤那樣可以實時擦寫.
美國康涅狄格大學(xué)的研究人員將他們的全息存儲系統(tǒng)構(gòu)建在重新處理過的蛋白質(zhì)上,這些蛋白質(zhì)由鹽沼中常見的像細(xì)菌一樣的有機(jī)體構(gòu)成.用藍(lán)光照射就可以擦除蛋白質(zhì)上存儲的所有數(shù)據(jù).該項目是由美國康涅狄格大學(xué)材料科學(xué)院納米仿生研究中心的帶頭人杰弗里(Jeffrey Stuart)領(lǐng)導(dǎo)的.
該技術(shù)利用了嗜鹽桿菌進(jìn)化上的適應(yīng)方法,當(dāng)氧的濃度變得很低時,可以制成光敏膜蛋白質(zhì).
這種蛋白質(zhì)就是人們所熟知的視紫紅質(zhì)菌(噬菌調(diào)理素),這是一種類似于視紫紅質(zhì)的紫色顏料,出現(xiàn)于鹽桿菌屬的細(xì)菌膜,它把陽光直接轉(zhuǎn)變成化學(xué)能.當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)吸收光線以后,經(jīng)過一系列的化學(xué)狀態(tài),釋放出一個質(zhì)子,最終自身結(jié)構(gòu)重新排列.
當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于周期中的某些狀態(tài)時,可以吸收光線形成全息圖.在天然環(huán)境中,這些狀態(tài)只能短暫地維持:整個周期只需要10--20毫秒.但是之前的研究顯示,在其化學(xué)周期快結(jié)束時,用紅色光照射蛋白質(zhì)能迫使它變成一種可用的狀態(tài)--這就是"Q態(tài)",能夠持續(xù)數(shù)年.
問題是很難在自然生成的蛋白質(zhì)上產(chǎn)生Q態(tài).化學(xué)系的分子生物學(xué)家羅伯特領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊采用基因方式處理嗜鹽桿菌,使之能產(chǎn)生一種蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)進(jìn)入Q態(tài)較為容易.
做為全息系統(tǒng)的一部分,這種蛋白質(zhì)懸浮在一種高分子凝膠中.綠色激光束分成兩部分,其中一束對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼.激光束調(diào)制凝膠,用干涉圖樣印記在蛋白質(zhì)上來存儲數(shù)據(jù).讀取數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)發(fā)出一個單一的、低功率的紅色激光束回溯干涉圖樣.藍(lán)色激光用來擦除數(shù)據(jù).
美國國防部高級計劃署資助的Starzent公司的CEO蒂姆哈維(Tim Harvey)說:"基于蛋白質(zhì)的全息媒體存儲技術(shù)有潛力將數(shù)據(jù)存儲成本大大降低,可以重復(fù)擦寫1000萬次以上."鑒于蛋白質(zhì)異乎尋常的活力,如果研究人員找到一種適當(dāng)?shù)倪z傳性變型,目前的生物技術(shù)能夠很快大批量生產(chǎn),并且成本較低.
全息存儲設(shè)備大體上來說,要提高兩方面的能力,一個就是存儲量,還有一個就是數(shù)據(jù)的存取速度.比如,當(dāng)前的技術(shù)傳輸30GB大小的高清電影文件到硬盤上大約需要30至45分鐘.
而全息存儲設(shè)備可能將這一時間降低至10秒.
Longmont全息技術(shù)公司營銷副總裁莉斯證實,全息存儲設(shè)備每平方英尺可存儲高達(dá)500GB的數(shù)據(jù),一些產(chǎn)品即將完成.它至少具備一個優(yōu)點就是可重復(fù)擦寫,這在現(xiàn)有的媒體存儲設(shè)備中并不常見.不過美中不足的是寫入需要紅色光,而擦除則是藍(lán)光.
從CD,藍(lán)光/HD-DVD技術(shù)的發(fā)展來看--"存儲密度增加是伴隨著波長的減小".因此采用紅色波作為寫入光的全息存儲存在局限性.這一點降低了它在高密度數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用上的吸引力.
噬菌調(diào)理素:這種蛋白質(zhì)存在于一種適鹽菌屬海洋微生物的微組織薄膜中.這種菌在含鹽的潮濕環(huán)境里可以承受150℃高溫.所以用它作為存儲媒體,是因為對它進(jìn)行光照射循環(huán)時,它會按一定順序發(fā)生結(jié)構(gòu)變化.利用結(jié)構(gòu)變化過程中的不同狀態(tài),可以分別表示"0"或"1".現(xiàn)已制成這種存儲系統(tǒng)原型,它在透明容器里,填以聚丙烯酰胺凝膠,并把蛋白質(zhì)放進(jìn)去構(gòu)成存放數(shù)據(jù)的三維陣列.
