中國科學技術大學杜江峰院士、王亞教授、夏慷蔚教授等，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，其具備面向實際應用所需的高密度、超長免維護壽命、快速讀寫等關鍵特性，有望為“數據大爆炸”信息時代急需的新一代綠色高容量信息存儲提供解決方案。相關研究成果近日在線發表于《自然-光子學》。

       近年來，光學存儲技術成為實現高密度存儲的重要發展路徑之一。然而，納米材料的穩定性差、信息讀寫速度慢、誤差大以及能耗高等問題，使得光學存儲技術在向實際應用轉化的過程中面臨巨大挑戰。

       研究團隊創新性利用金剛石中一種可精確人工制備的發光點缺陷，應對了上述挑戰。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，并能精確調控發光亮度，從而編碼數據，成為理想的信息存儲單元。得益于金剛石材料的超高硬度和卓越的化學穩定性，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信息單元的穩定性，即使在200℃高溫環境下，金剛石中存儲的數據壽命也遠超百年。同時，該存儲無須任何維護，不產生數據存儲的能耗。

       為了實現高密度高可靠性存儲，研究人員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。研究人員還進一步發展了二維、三維的并行讀出技術，可同時實現上萬比特高效讀出。當前，存儲單元的尺寸可達6納米，單元間隔在1微米左右，存儲密度達到TB每平方厘米量級，比藍光光盤存儲密度提高3個數量級。

       研究團隊一直致力于固態發光點缺陷的可控制備與高性能器件的開發。近年來，團隊成功研發了一系列金剛石器件，此次研究進一步拓展了固態發光點缺陷在新型信息存儲領域的應用。

       相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01573-1