钻石数据存储的突破性写入和重写功能可扩展到单个原子

钻石是一种很有前途的数据存储材料，现在科学家们已经展示了一种新的方法，可以将更多的数据塞进钻石中，甚至可以压缩到一个原子中。该技术通过在不同颜色的光下将数据写入相同的点，从而绕过了物理限制。

钻石作为一种数据存储介质具有巨大的潜力 —— 最近的研究已经生产出了2英寸（5厘米）的金刚石晶圆，可以存储相当于10亿张蓝光光盘的容量。有趣的是，它的工作原理不是将数据写入钻石本身，而是写入材料中微小的氮缺陷。这些缺陷可以吸收光线，因此被称为“色心”。

通常，光存储技术在写入数据的精细程度上有一个硬性限制 —— 毕竟，激光束可以聚焦到的最小直径是有限制的。这被称为衍射极限，它随所使用的光的波长而变化。

该研究的合著者汤姆·德洛德（Tom Delord）说：“你不能用这样的光束来写分辨率小于衍射极限的东西，因为如果你把光束的位移小于这个极限，你就会影响你已经写的东西。因此，通常情况下，光存储器通过缩短波长（转向蓝色）来增加存储容量，这就是我们拥有‘蓝光’技术的原因。”

但在这项新研究中，纽约城市大学（CUNY）的研究人员找到了一种绕过衍射极限的方法。诀窍是使用不同波长的光，将数据写入到比衍射极限所允许的距离更近的颜色中心。例如，你可能无法并排放置两个“绿色”，但如果你在绿色、红色和蓝色之间交替，理论上一个区域存储的数据是使用单一颜色时的三倍。

汤姆·德洛德表示：“我们所做的是使用窄带激光和低温条件，非常精确地控制这些颜色中心的电荷。这种新方法使我们能够在比以前更精细的水平上写入和读取微小的数据，小到单个原子。”

在测试中，该团队证明了该技术可以在同一地点以不同频率刻印12张不同的图像，实现每平方英寸（6.4平方厘米）25 GB的数据密度。相比之下，这是一张标准的单层蓝光光盘整个表面的容量。作为额外的好处，这种技术是可逆的，因此数据基本上可以根据需要多次写入、擦除和重写。

该团队表示，随着进一步的工作，这项技术可以应用于其他材料，并有望在室温而不是低温条件下应用。

这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上。

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