今天小编分享的科学经验：超级光盘中国造！一张就能装下小型数据中心，欢迎阅读。
一张光盘就能装下一个小型数据中心，光盘容量极限迎来重大突破！
这就是由中国科学家耗时七年打造的史上容量最大的 " 超级光盘 "：
" 超级光盘 " 由上海光机所与上海理工大学等机构合作打造，容量达到了普通蓝光光盘的数万倍。
不仅容量可观，而且安全可靠、存储时间长，非常适合长期、低成本地存储海量数据。
如果实现量产，用这种光盘来做存储阵列，有望在一个房间的空间内建立出 Eb 级的高密度数据中心。
相关研究已经在 Nature 发表：
对此，有网友辣评说，为了你的硬碟资源能完好地传给你的曾曾曾孙，科学家们真的很努力……
那么，这张 " 超级光盘 " 到底有多强呢？
在纳米尺度上雕刻数据
存储能力上，它的最大等效容量达到了 1.6Pb，也就是 1600 多 Tb 或将近 168 万 Gb。
而在电商平台上能搜到的硬碟，最大容量不过 20TB（160Tb），只有 " 超级光盘 " 的 10%。
这个容量，大概可以储存 3000 小时的高码率（160Mbps）8K 电影。
对此，中国工程院外籍院士顾敏也用时下流行的 ChatGPT 做了解释：
以深度学习模型 GPT 为例，其整个互联网文本大小约为 56PB。
如果用当前广泛使用的 1TB 容量的移动硬碟进行存储，平铺开来需要占据一个操场的面积。
而新的三维纳米光子存储（" 超级光盘 " 采用的技术），可将存储空间节省至一台电腦大小。
即使把容量划分到部門面积上，它的数据密度达到了每平方英寸（6.45 平方厘米）26Tb，比最好的硬碟还多出 23 倍。
" 超级光盘 " 的厚度只有 1.2 毫米，却堆叠了 100 层薄膜介质，还拥有 54nm 点尺寸、70nm 道间距的超高分辨率。
而普通光盘的点尺寸接近微米（1000 纳米）量级，" 超级光盘 " 可谓是在纳米尺度上雕刻数据。
寿命上，研究人员在 130 和 120 摄氏度下对记录点的荧光衰减进行了加速老化测试。
在两种温度下，荧光信息的衰减时间分别为 12 和 26 小时。
据此，研究人员根据 Arrhenius 模型推算，" 超级光盘 " 中的数据能保存超过 41 年，如果加上保护层，寿命还能进一步延长。
而且，" 超级光盘 " 不仅实现了存储设备容量的飞跃，在光学领網域同样是一项重要突破。
19 世纪，物理学家恩斯特 · 阿贝在提出了 " 衍射极限 " 的概念，即光学系统在没有其他像差或技术限制的情况下，能够分辨两个接近的点的最小距离。
按照阿贝的理论，衍射极限 d=1.22 λ /2NA，其中 λ 为波长，NA 是系统的数值孔径，而 " 超级光盘 " 的信息点间距小于按照这一公式计算出的理论值。
那么，研究人员是如何制造出这个 " 超级光盘 " 的呢？
堆叠 100 层薄膜材料
" 超级光盘 " 的核心，是一种名为AIE-DDPR的薄膜材料，通过在光敏树脂中掺杂聚集诱导发光染料得到。
这种材料具有高透明度和均匀性，且可以通过飞秒激光束进行光学刺激，实现纳米尺度的聚合和去活化。
AIE 染料在聚集状态下表现出增强的荧光发射，这与许多传统荧光染料在聚集时荧光减弱的特性相反，使得薄膜在被激光束激发时能够产生强烈的荧光信号，例于数据的读取和检测。
此外，AIE-DDPR 存储密度高、环境友好、耐用的优点，并与现有的光盘制造工艺兼容。
首先，将光敏树脂（DTPA，二季戊四醇五丙烯酸酯）与光引发剂（ITX，即 2- 异丙基硫杂蒽酮）和 AIE 染料（HPS，即六苯基噻咯）混合在有机溶剂中。
然后，将这个混合物在热板上搅拌以确保充分混合，然后在烘箱中加热以去除溶剂，然后将上述混合物旋涂到透明基底上。
涂布后的薄膜需要在紫外光下固化，以形成均匀且透明的薄膜。固化过程会去除溶剂，使树脂交联形成固态薄膜。
薄膜形成后，就可以进行数据写入了，这里研究人员使用的是双束激光系统。
首先，使用 515 纳米波长的飞秒激光束在薄膜上进行聚焦，通过两光子吸收引发聚合反应，形成记录点。
然后，使用 639 纳米波长的连续波（CW）激光束进行去活化，以抑制周围区網域的聚合，从而实现超分辨率的记录点。
这也正是 " 超级光盘 " 能够突破衍射极限的关键所在。
最终，研究人员在垂直方向上堆叠 100 层 AIE-DDPR 薄膜，每层之间保持一定的间距，就在有限的空间内实现更高的存储密度。
One More Thing
在提高数据存储密度这件事上，人类的探索从未停止。
在 " 超级光盘 " 出现之前，容量最大的光盘是英国科学家 2013 年用玻璃制作的 "5D 光盘 "。
交叉学科方面，也有生物学家尝试着将 DNA 作为信息的存储载体，并成功将信息 " 存 " 进了大肠杆菌。
而进入 AI 爆发的新时代，人工智能或许也将为寻找更高密度的存储介质提供新的思路。
论文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06980-y
