美國康涅狄格州大學的研究人員發現,通過使用激光在微生物蛋白上刻蝕數據,可制造一種可擦除的全息存儲器.全息儲存器存儲數據是在一個三維的空間而不是通 常的兩維空間,并且數據檢索速度要比傳統的快幾百倍.第一個全息存儲系統最近已經投放市場,不過它還不像光盤那樣可以實時擦寫.
美國康涅狄格大學的研究人員將他們的全息存儲系統構建在重新處理過的蛋白質上,這些蛋白質由鹽沼中常見的像細菌一樣的有機體構成.用藍光照射就可以擦除蛋白質上存儲的所有數據.該項目是由美國康涅狄格大學材料科學院納米仿生研究中心的帶頭人杰弗里(Jeffrey Stuart)領導的.
該技術利用了嗜鹽桿菌進化上的適應方法,當氧的濃度變得很低時,可以制成光敏膜蛋白質.
這種蛋白質就是人們所熟知的視紫紅質菌(噬菌調理素),這是一種類似于視紫紅質的紫色顏料,出現于鹽桿菌屬的細菌膜,它把陽光直接轉變成化學能.當蛋白質吸收光線以后,經過一系列的化學狀態,釋放出一個質子,最終自身結構重新排列.
當蛋白質處于周期中的某些狀態時,可以吸收光線形成全息圖.在天然環境中,這些狀態只能短暫地維持:整個周期只需要10--20毫秒.但是之前的研究顯示,在其化學周期快結束時,用紅色光照射蛋白質能迫使它變成一種可用的狀態--這就是"Q態",能夠持續數年.
問題是很難在自然生成的蛋白質上產生Q態.化學系的分子生物學家羅伯特領導的團隊采用基因方式處理嗜鹽桿菌,使之能產生一種蛋白質,這種蛋白質進入Q態較為容易.
做為全息系統的一部分,這種蛋白質懸浮在一種高分子凝膠中.綠色激光束分成兩部分,其中一束對數據進行編碼.激光束調制凝膠,用干涉圖樣印記在蛋白質上來存儲數據.讀取數據時,系統發出一個單一的、低功率的紅色激光束回溯干涉圖樣.藍色激光用來擦除數據.
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:"基于蛋白質的全息媒體存儲技術有潛力將數據存儲成本大大降低,可以重復擦寫1000萬次以上."鑒于蛋白質異乎尋常的活力,如果研究人員找到一種適當的遺傳性變型,目前的生物技術能夠很快大批量生產,并且成本較低.
全息存儲設備大體上來說,要提高兩方面的能力,一個就是存儲量,還有一個就是數據的存取速度.比如,當前的技術傳輸30GB大小的高清電影文件到硬盤上大約需要30至45分鐘.
而全息存儲設備可能將這一時間降低至10秒.
Longmont全息技術公司營銷副總裁莉斯證實,全息存儲設備每平方英尺可存儲高達500GB的數據,一些產品即將完成.它至少具備一個優點就是可重復擦寫,這在現有的媒體存儲設備中并不常見.不過美中不足的是寫入需要紅色光,而擦除則是藍光.
從CD,藍光/HD-DVD技術的發展來看--"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據存儲應用上的吸引力.
噬菌調理素:這種蛋白質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,是因為對它進行光照射循環時,它會按一定順序發生結構變化.利用結構變化過程中的不同狀態,可以分別表示"0"或"1".現已制成這種存儲系統原型,它在透明容器里,填以聚丙烯酰胺凝膠,并把蛋白質放進去構成存放數據的三維陣列.
