“超级光盘”诞生、产业化前景可期 重点面向数据存储市场

　　上证报中国证券网讯（记者 刘怡鹤）近日，中国科学院上海光学精密机械研究所（以下简称“上海光机所”）与上海理工大学等科研单位合作，在超大容量超分辨三维光存储研究中取得突破性进展，在国际上首次实现Pb量级的超大容量光存储。相关研究成果于2024年2月22日发表于《自然》（Nature）杂志。

　　研究成果的通讯作者之一上海光机所研究员阮昊接受记者采访表示，如果后续产业界投入充足的话，这项技术预计五到十年左右能走向产业化，成为大数据长期存储的首选。特别是随着人工智能时代的来临，需要大量数据存下来用于训练，数据存储将是一个爆炸性增长的市场。

　　光盘实物照片 图片来源：《自然》

　　成果将面向数据存储市场

　　研究团队利用国际首创的双光束调控聚集诱导发光超分辨光存储技术，实验上首次在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量达Pb量级，对于我国在信息存储领域突破关键核心技术、实现数字经济的可持续发展具有重大意义。

　　相关研究成果于2024年2月22日发表于《自然》（Nature）杂志。论文第一作者单位为上海光机所，通讯作者为上海光机所阮昊研究员，上海理工大学光子芯片研究院院长、中国工程院外籍院士顾敏和上海理工大学教授文静。上海光机所博士后赵苗和上海理工大学教授文静为并列第一作者。

　　光存储技术具有绿色节能、安全可靠、寿命长达50到100年的独特优势，非常适合长期低成本存储海量数据，然而受到衍射极限的限制，传统商用光盘的最大容量仅在百GB量级。在信息量日益增长的大数据时代，突破衍射极限、缩小信息点尺寸、提高单盘存储容量长久以来一直都是光存储领域的不懈追求。

　　据中国信息通信研究院发布的《全球数字经济白皮书（2023年）》，主要国家数字经济发展持续提速。

　　阮昊接受上证报记者采访时说：“数据存储是数字经济的基石之一。80%的数据都需长期、绿色、安全保存，我们的技术可能是大数据长期存储的首选，具有广阔的应用前景。特别是随着人工智能时代的来临，需要很多数据存下来用于训练，数据存储将是一个爆炸性增长的市场。假如产业投入充足的话，乐观估计，该技术有可能5年走向产业化。”

　　前排从左至右：论文通讯作者阮昊，共同第一作者赵苗
　　后排从左至右：研究人员胡巧、尹教成

　　研究成果获《自然》审稿人高度评价

　　从光学显微技术到光存储技术，都被光学衍射极限所限制。在2021年Science发布的全世界最前沿的125个科学问题中，突破衍射极限限制在物理领域高居首位。

　　1994年德国科学家Stefan W. Hell教授提出受激辐射损耗显微技术，首次在成像领域证明了光学衍射极限能够被打破，并在2014年获得诺贝尔化学奖，经过20多年的发展，在显微成像、激光纳米光刻等多个领域实现了光学超分辨成果，信息的超分辨写入已经得到了解决。

　　然而传统染料在聚集状态下极易发生荧光猝灭，造成信息的丢失，在纳米尺度下还存在被背景噪声湮没的难题，导致超分辨的信息难以读出，通常依赖电镜扫描的读出方式，限制了超分辨技术在光存储领域中的应用。因此，发展可同步实现超分辨写、超分辨读、三维存储及长寿命介质是10多年来光存储研究领域亟待解决的难题。

　　自上世纪八十年代，中国科学院上海光机所干福熹院士开创了我国数字光盘存储技术的研究，研究团队一直深耕光存储领域。在本次突破性进展中，研究团队依托丰厚的研究基础和创新技术方案，基于双光束超分辨技术及聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出均突破了衍射极限的限制，实现了点尺寸为54nm、道间距为70nm的超分辨数据存储，并完成了100层的多层记录，单盘等效容量约1.6 Pb。经老化加速测试，光盘介质寿命大于40年，加速重复读取后荧光对比度仍高达20.5：1，这是国际上首次实现Pb量级的超大容量光存储。

　　《自然》审稿人高度评价说，这是一种具有突破性创新的Pb级光存储技术。该工作可能会带来数据中心档案数据存储的突破，解决了大容量和节能的存储技术难题。与现有其他技术相比，该技术在性能方面提供了最高的光存储面密度。研究成果可能会带来数据中心档案数据存储的突破，解决大容量和节能的存储技术难题。

　　据介绍，未来，研究团队将加快原始创新和关键技术攻关，推动超大容量光存储的集成化和产业化进程，并拓展其在光显微成像、光显示、光信息处理等领域的交叉应用，产出更多更优秀的创新成果。