在信息時代背景下，海量數據的存儲需求日益迫切，傳統存儲技術面臨著容量瓶頸和高能耗的嚴峻挑戰。近日，中國科學技術大學傳來振奮人心的消息，該校中國科學院微觀磁共振重點實驗室在光學信息存儲領域取得了重大突破，成功實現了高密度、高可靠性的金剛石光學信息存儲。

11 月 27 日，中國科學技術大學發布博文，宣布了這一重要進展。項目團隊由杜江峰、王亞、夏慷蔚等人組成，他們提出并發展了基于金剛石發光點缺陷的四維信息存儲技術，該技術不僅具備高密度、超長免維護壽命和快速讀寫等關鍵特性，還有望為當前“數據大爆炸”時代提供新一代綠色高容量信息存儲的解決方案。這一研究成果以《Terabit-scale high-fidelity diamond data storage》為題，在線發表在*學術期刊《NaturePhotonics》上。

在信息時代，“大數據”已成為科技發展的關鍵詞。海量數據的采集、存儲和分析技術正不斷取得突破，并在民生、醫療等領域展現出深遠影響。然而，當前數據存儲技術（如磁盤、光盤、固態硬盤等）的發展速度遠遠滯后于數據量的增長速度，存儲容量的瓶頸和高能耗問題成為制約海量數據處理與應用的關鍵挑戰之一。

光學存儲技術因其高密度存儲的潛力，近年來備受關注。通過*制備納米材料光源并調控光信號的強度、波長、偏振等多維度特性，光學存儲技術有望實現高密度的數據存儲。然而，納米材料的穩定性差、信息讀寫速度較慢、誤差大以及高能耗等問題，成為制約光學存儲技術實際應用的瓶頸。

此次中國科學技術大學的研究團隊創新性地利用金剛石中一種可*人工制備的發光點缺陷，成功解決了上述難題。研究發現，金剛石中的原子尺度弗蘭克爾缺陷具備穩定的發光特性，并能通過*調控其發光亮度來編碼數據，成為理想的信息存儲單元。

金剛石作為自然界*堅硬的材料之一，不僅具備超高的硬度，還擁有*的化學穩定性，能夠抵抗酸堿腐蝕等惡劣環境。因此，存儲在金剛石光盤中的數據極為穩定。通過高溫測試并結合阿倫尼烏斯定律預測，即使在 200℃高溫環境下，金剛石中數據的存儲壽命也可以遠超百年。更重要的是，這種存儲方式無需任何維護（如溫濕度控制等），不產生數據存儲的能耗，真正實現了綠色存儲。

為了實現高密度高可靠性存儲，研究人員還發展了基于飛秒脈沖加工的快速高精度三維缺陷制備技術。單個飛秒脈沖（約 200 飛秒）即可完成對存儲單元的制備，信息寫入精度高于 99.9%，已達到藍光光盤國家標準。此外，研究人員還發展了二維、三維的并行讀出技術，可同時實現對上萬比特的高效讀出。

目前，存儲單元的尺寸已達到 69nm（約為波長的十二分之一），單元間隔在 1 微米左右，存儲密度達到 Terabit / cm3 量級，比藍光光盤存儲密度提高了三個量級。這一突破性的進展不僅為高密度信息存儲提供了新的解決方案，還為未來信息社會的發展奠定了堅實基礎。

為了直觀展示金剛石光學信息存儲技術的實際應用效果，研究人員將世界上*個計時攝影作品《飛馳中的馬》（由埃德沃德?邁布里奇于1878 年拍攝）的不同幀數，通過三維堆疊存儲在金剛石中，并通過讀取形成了動畫效果。每一幀的動畫數據占用金剛石存儲的橫向尺寸為 90×70 平方微米，這一成果充分展示了金剛石光學信息存儲技術在高密度、高可靠性方面的*性能。

12月5-7日，由DT新材料聯合北京先進材料產業促進會、中國超硬材料網、甬江實驗室、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等眾多單位攜手打造的第八屆國際碳材料大會暨產業展覽會（Carbontech 2024）將在上海新國際博覽中心隆重舉辦。

Carbontech 2024半導體與加工主題設置4大論壇，寬禁帶半導體及創新應用論壇、金剛石前沿應用及產業發展論壇、超硬材料與超精密加工論壇、培育鉆石論壇，邀請國際知名團隊、企業、資訊機構等多方資源，從市場應用需求倒推，聚焦于市場化需要的半導體材料、工藝、器件等解決方案，共同打造“材料——器件——應用”產業鏈，打造半導體產業新質生產力。