【消費電子實驗室-2020/8/11】種桑養蠶，抽絲編絹。未來，我們的電腦使用的硬盤可能不是一款半導體，也不是一群大腸桿菌，而是來自一個蠶繭。

蠶繭 受訪者供圖

中國科學家研發出全球首款天然生物蛋白硬盤存儲器——蠶絲硬盤，一個由蠶絲制成的硬盤：除了能存信息，還能裝東西，比如血液樣本、DNA、疫苗，甚至可以植入生物體。

8月10日，該研究的主要完成人之一、中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員、博士生導師、上海微系統所2020前沿實驗室主任陶虎告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），蠶絲硬盤能同時存儲數字信息和生命信息；其生物兼容性良好，可以植入活的生物體，比如人體，長期保存甚至永久保存，像電影中士兵佩戴的銘牌一樣，制成永不丟失的生命銘牌；又能根據設定，制成壽命可控的時間膠囊，可控地降解，可控消失。它有望在外太空等極端條件下保存信息。

陶虎表示，對于蠶絲硬盤來說，好萊塢諜戰大片中用微波爐破環硬盤的情節可能會被改寫，因為這款硬盤不畏強磁場和強輻射。在微波爐中高火30分鐘后，蠶絲硬盤中的信息仍“安然無恙”。目前蠶絲硬盤的存儲容量已可達64GB每平方英寸。

陶虎課題組聯合美國紐約州立大學石溪分校和德州大學奧斯汀分校相關課題組，首次實現了基于蠶絲蛋白的高容量生物存儲技術。

示意圖，蠶絲硬盤上的點陣。 受訪者供圖

8月11日，相關論文以長文形式在線發表在國際知名期刊《自然納米技術》（Nature Nanotechnology）上。研究團隊已用這種技術實現了“家蠶食葉圖”、“空谷鳥鳴曲”等圖像和音頻文件準確記錄、存儲和“閱讀”的原理驗證。

陶虎介紹，蠶絲蛋白被制成硬盤后，人們想要存儲的信息，可以通過近場紅外納米光刻系統寫入，并用同一套系統讀取。通過改變寫入光的能量，可以調節蠶絲蛋白上加工圖的形貌，比如凸起或凹下，從而實現原位重復擦寫。這樣的存取原理，與“CD”或“DVD”光盤存儲技術相似。

論文的共同通訊作者紐約州立大學石溪分校劉夢昆教授表示，基于原子力顯微鏡的近場光學技術，為生物材料在納米尺度下的原位加工和表征提供了可能。通過納米針尖，將紅外光聚焦在極小的尺度下，對蠶絲蛋白進行改性，從而達到信息存儲和讀取的目的。后期可以進一步結合多探針平行加工技術和快速移動平臺，未來有潛力實現可比擬商業化硬盤存儲器的存儲密度和讀寫速度。

蠶絲硬盤的優勢。受訪者供圖

陶虎表示，蠶絲蛋白存儲器作為一種高容量、高可靠性的新型存儲技術，不僅可以像普通半導體硬盤那樣存儲數字信息，還可為活性生物信息儲存提供一個功能巨大的平臺，用于采集存儲生物信息，同時存儲人體DNA和血液樣本。并且這種存儲器還能按照預設的時序可控銷毀，從而用于信息保密。此外，由于蠶絲蛋白存儲器極易摻雜各種功能分子進行功能化，因而可以增加信息存儲的維度。未來通過對蠶絲蛋白存儲器存儲容量和讀寫速率的不斷優化改進，該技術有望成為下一代高容量、高可靠的信息存儲技術。

蠶絲硬盤是陶虎研究團隊的新成果。2018年，他們還在國際學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)上發表論文，將蠶絲做成可降解且降解速率可控的“骨釘”。從售價千余元、用掉5公斤蠶絲才能做一床的蠶絲被，到0.5克蠶繭就能做一套的價值1萬元左右的蠶絲蛋白骨釘，古老的桑蠶產業有望躋身高科技高附加值的生物醫藥產業。

陶虎還透露，根據族譜，他是陶淵明的后人。除了《桃花源記》、《歸去來兮辭》等文學作品，蠶絲硬盤是東晉詩人陶淵明家族的新貢獻。