近日，超級光盤中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）與上海理工大學等科研單位合作，誕生在超大容量三維超分辨光存儲研究中取得突破性進展。國光研究團隊利用國際首創的存儲雙光束調控聚集誘導發光超分辨光存儲技術，實驗上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的領域限制，實現了點尺寸為54nm、獲突百姓彩票首頁道(dao)間距為(wei)70nm的破(po)性超(chao)分辨數據存儲，并完成(cheng)了100層的進展(zhan)(zhan)多(duo)層記錄，單(dan)盤等效容量達Pb量級，超(chao)級光盤對(dui)于我國在信息(xi)存儲領域(yu)突破(po)“卡脖子”障(zhang)礙、誕生(sheng)實現數字(zi)經濟的國光可持續發展(zhan)(zhan)具有(you)重大意(yi)義。相關研究成(cheng)果(guo)于2024年2月22日發表(biao)于《自然(ran)》（Nature）雜(za)志。存儲

光存儲技術具有綠色節能、領域安全可靠、獲突壽命長達50~100年的破性獨特優勢，非常適合長期低成本存儲海量數據，然而受到衍射極限的百姓彩票首頁限制，傳統商用(yong)光盤(pan)的最大容量(liang)僅在(zai)(zai)百GB量(liang)級。在(zai)(zai)信息(xi)量(liang)日益(yi)增長的大數據(ju)時代，突(tu)破衍射極(ji)限、縮(suo)小信息(xi)點(dian)尺寸、提高單盤(pan)存(cun)(cun)儲(chu)容量(liang)長久以來一直都是光存(cun)(cun)儲(chu)領域的不懈(xie)追求。

△Pb級光盤制備及讀寫方式示意圖

1994年德國科學家Stefan W. Hell教授提出受激輻射損耗顯微技術，首次證明了光學衍射極限能夠被打破，并在2014年獲得諾貝爾化學獎，百姓彩票大廳經(jing)(jing)過20多(duo)年(nian)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展，在顯微成像、激光納(na)米光刻等多(duo)個領(ling)域(yu)實(shi)現了(le)光學超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)成果，信息的(de)(de)(de)(de)超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)寫入已經(jing)(jing)得(de)到了(le)解決(jue)。然(ran)而(er)傳(chuan)統(tong)染料(liao)在聚集狀態(tai)下極易發(fa)(fa)生熒光猝滅，造成信息的(de)(de)(de)(de)丟失，在納(na)米尺度下還存(cun)在被背景噪聲(sheng)湮沒的(de)(de)(de)(de)難題，導(dao)致超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)信息難以讀出，通常依賴電鏡掃描的(de)(de)(de)(de)讀出方式，限制(zhi)了(le)超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)技(ji)術在光存(cun)儲(chu)領(ling)域(yu)中的(de)(de)(de)(de)應用(yong)。因此(ci)，發(fa)(fa)展可同步實(shi)現超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)寫、超(chao)分(fen)辨(bian)(bian)讀、三維存(cun)儲(chu)及長壽(shou)命介質是10多(duo)年(nian)來光存(cun)儲(chu)研究(jiu)領(ling)域(yu)亟待(dai)解決(jue)的(de)(de)(de)(de)難題。

△超分辨信息記錄結果

自20世紀80年代，上海(hai)光(guang)(guang)(guang)(guang)機所干福熹院(yuan)士開(kai)創了(le)我國(guo)(guo)數(shu)字光(guang)(guang)(guang)(guang)盤存儲(chu)技術的(de)研(yan)(yan)究(jiu)，上海(hai)光(guang)(guang)(guang)(guang)機所團隊一(yi)直深耕光(guang)(guang)(guang)(guang)存儲(chu)領域。依(yi)托于(yu)豐厚的(de)研(yan)(yan)究(jiu)基礎和創新(xin)技術方案，基于(yu)雙光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)超分辨(bian)技術及聚集誘導發光(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻膠材料相結(jie)合，在(zai)信息寫入(ru)和讀出(chu)均突破了(le)衍射極(ji)限的(de)限制，實現了(le)點尺寸為54nm、道間距為70nm的(de)超分辨(bian)數(shu)據存儲(chu)，并完成了(le)100層的(de)多層記錄(lu)，單盤等效容量約(yue)1.6Pb。經(jing)老化(hua)加(jia)速測試，光(guang)(guang)(guang)(guang)盤介質(zhi)壽命大于(yu)40年，加(jia)速重(zhong)復讀取(qu)后熒光(guang)(guang)(guang)(guang)對比度仍高(gao)達20.5∶1，這是國(guo)(guo)際(ji)上首次實現Pb量級(ji)的(de)超大容量光(guang)(guang)(guang)(guang)存儲(chu)。

△100層記錄和二進制編碼譯碼復原結果

從光(guang)學(xue)(xue)顯微技術，到當今“卡(ka)脖子”技術的(de)光(guang)刻機，再到光(guang)存(cun)儲技術，無一不被(bei)光(guang)學(xue)(xue)衍(yan)射極限所限制。在(zai)(zai)2021年Science發布的(de)全世界(jie)最前沿的(de)125個科學(xue)(xue)問題中(zhong)，突(tu)破衍(yan)射極限限制更是在(zai)(zai)物(wu)理領域(yu)高居首位(wei)。該超(chao)分辨光(guang)盤(pan)的(de)成功研制在(zai)(zai)信息(xi)寫入和讀(du)出都突(tu)破了(le)這一物(wu)理學(xue)(xue)難題，有助于我國在(zai)(zai)存(cun)儲領域(yu)突(tu)破“卡(ka)脖子”障礙(ai)，將在(zai)(zai)大(da)數據數字經濟中(zhong)發揮重大(da)作用，以(yi)滿(man)足信息(xi)產業領域(yu)的(de)重大(da)需求(qiu)。

△光盤實物照片

未來，研究團隊將加快(kuai)原始創(chuang)新和(he)關鍵技術攻關，推動超大容(rong)量光(guang)存儲(chu)的(de)集成(cheng)化和(he)產業化進程，并(bing)拓展其(qi)在顯(xian)微成(cheng)像(xiang)、光(guang)刻、傳(chuan)感(gan)、光(guang)信息(xi)處(chu)理領(ling)域的(de)交叉應用，產出更(geng)多更(geng)優秀(xiu)的(de)創(chuang)新成(cheng)果。