科學(xué)家在陶瓷上刻出全球最小二維碼

奧地利維也納工業(yè)大學(xué)（TU Wien）的研究團(tuán)隊(duì)近日宣布，他們在一層陶瓷薄膜上“刻出”了目前世界上最小的二維碼，并因此獲得吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證。 這一二維碼面積僅為1.98平方微米，比許多細(xì)菌還要小，單個(gè)像素尺寸只有49納米，展現(xiàn)出極高精度的納米級(jí)結(jié)構(gòu)加工能力。

二維碼本身是一種高效、緊湊的二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式，TU Wien團(tuán)隊(duì)則將這一理念推進(jìn)到了顯微世界。 由于結(jié)構(gòu)尺寸遠(yuǎn)小于可見光波長，這一納米二維碼已經(jīng)無法通過普通光學(xué)顯微鏡觀察，科研人員必須借助先進(jìn)的電子顯微鏡才能讀取其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，在納米尺度上構(gòu)建僅由數(shù)個(gè)原子組成的結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再是難題，但單個(gè)原子并不足以提供長期穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。 TU Wien材料科學(xué)與技術(shù)研究所教授保羅·邁爾霍弗表示，他們成功制備出一種穩(wěn)定的納米級(jí)二維碼結(jié)構(gòu)，只要配備合適的讀取設(shè)備，即可反復(fù)解碼，而不會(huì)因結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而失真。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，TU Wien與初創(chuàng)公司 Cerabyte 合作，開發(fā)出一種可在極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的陶瓷薄層材料。 在理論上，如此設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)介質(zhì)可達(dá)到前所未有的存儲(chǔ)密度——一張A4紙大小的陶瓷載體上，最多可容納超過2TB的數(shù)據(jù)。 與傳統(tǒng)電子存儲(chǔ)介質(zhì)不同，這種陶瓷薄膜被設(shè)計(jì)為近乎“不可摧毀”，既不需要通電維持?jǐn)?shù)據(jù)，也無需定期維護(hù)即可長期保存信息。

TU Wien研究人員亞歷山大·基恩鮑爾強(qiáng)調(diào)，當(dāng)今大量數(shù)字信息存儲(chǔ)在各類介質(zhì)上，但其中相當(dāng)一部分在幾年或幾十年后可能變得難以或無法讀取。 相比之下，古代文明在石頭上刻下的文字和圖像歷經(jīng)千年仍可辨識(shí)，這凸顯出現(xiàn)代信息社會(huì)在長期存檔方面的脆弱性——如果不持續(xù)投入巨大能耗進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移和刷新，人類當(dāng)前的海量數(shù)據(jù)有“集體遺忘”的風(fēng)險(xiǎn)。

在研究者看來，陶瓷材料為長期數(shù)據(jù)保存提供了一條可行路徑，可實(shí)現(xiàn)跨越數(shù)百年甚至上千年的信息存儲(chǔ)。 TU Wien的合作伙伴 Cerabyte 正在開發(fā)基于陶瓷的高密度存儲(chǔ)方案，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)拍字節(jié)級(jí)的數(shù)據(jù)容量。 存儲(chǔ)巨頭西部數(shù)據(jù)已對(duì)這家奧地利初創(chuàng)公司進(jìn)行戰(zhàn)略投資，被視為業(yè)界對(duì)陶瓷納米層存儲(chǔ)技術(shù)潛力的積極信號(hào)，而非曇花一現(xiàn)的概念炒作。

基恩鮑爾表示，他們對(duì)陶瓷存儲(chǔ)介質(zhì)的追求在某種意義上與古代在石頭上刻字的做法非常相似。 不同的是，現(xiàn)代技術(shù)可以在穩(wěn)定、惰性的材料中以遠(yuǎn)高于石刻的信息密度寫入數(shù)字化數(shù)據(jù)，使之經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)，并“原封不動(dòng)”地留給未來世代讀取。

此次制備的納米二維碼僅相當(dāng)于此前世界紀(jì)錄保持者尺寸的37%，吉尼斯世界紀(jì)錄已正式確認(rèn)這一成績。 接下來，奧地利團(tuán)隊(duì)的工作重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向進(jìn)一步優(yōu)化材料體系、提升寫入速度，使該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用。 此外，科研人員還計(jì)劃探索在陶瓷納米層中存儲(chǔ)比二維碼更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為未來超長期、高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)打開新的可能性。