人類文明的傳承依賴于海量文字、圖片、視頻和音頻等信息的存儲(chǔ)。隨著存儲(chǔ)信息量日漸龐大，傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)不堪重負(fù)，引發(fā)了人們對(duì)新型存儲(chǔ)介質(zhì)及存儲(chǔ)模式的不斷探索。目前，傳統(tǒng)磁存儲(chǔ)正逐漸被能耗更低、容量更大、使用壽命更長(zhǎng)的光存儲(chǔ)所代替。然而，受制于光學(xué)衍射極限及二維存儲(chǔ)模式，光存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)容量難以超越1 TB。近年來，借助于激光技術(shù)的發(fā)展，利用紫外/藍(lán)光激光逐點(diǎn)寫入和近紅外激光掃描讀取，光激勵(lì)發(fā)光材料在光存儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用受到業(yè)界關(guān)注。光激勵(lì)發(fā)光與基質(zhì)中缺陷的深度和濃度密切相關(guān)，為了提高性能，往往需要借助于高溫處理在基質(zhì)中形成濃度較高的深陷阱，而高溫將導(dǎo)致顆粒粗化，難以實(shí)現(xiàn)大容量光存儲(chǔ)所需的納米級(jí)分辨率。光激勵(lì)發(fā)光材料這個(gè)“尺度”與“性能”之間的矛盾，使其應(yīng)用于大容量光存儲(chǔ)還面臨很大挑戰(zhàn)。 

　　在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目、國(guó)家基金面上項(xiàng)目以及福建省科技項(xiàng)目支持下，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與組裝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王元生和林航帶領(lǐng)的光功能材料研究團(tuán)隊(duì)采用玻璃熱處理可控析晶技術(shù)，制備了一種新型光激勵(lì)發(fā)光透明玻璃陶瓷。通過玻璃熱處理，誘導(dǎo)非晶玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弛豫和晶化，在玻璃基體中形成了高度有序分布的LiGa₅O₈: Mn²⁺納米晶。由于在剛性玻璃網(wǎng)絡(luò)中離子遷移率低，LiGa₅O₈: Mn²⁺在較低熱處理溫度下自限性生長(zhǎng)，在基質(zhì)中形成了具有合適深度和濃度的缺陷，因而材料具有良好的光激勵(lì)發(fā)光特性，在一定程度上調(diào)和了“尺度”與“性能”之間的矛盾。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)表明，基于該具有光激勵(lì)發(fā)光特性的透明光存儲(chǔ)介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)三維空間中如圖像、二進(jìn)制代碼等數(shù)據(jù)的紫外光編碼和近紅外光解碼；通過改變激光器光功率調(diào)節(jié)光激勵(lì)發(fā)光強(qiáng)度，引入光信息強(qiáng)度維，可賦予不同體像素點(diǎn)不同的灰度值；而通過調(diào)控Mn²⁺局域配位環(huán)境，光激勵(lì)發(fā)光顏色寬幅可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了光頻復(fù)用。據(jù)估算，這種光存儲(chǔ)介質(zhì)的理論光存儲(chǔ)密度可達(dá)~130 Tbit/cm³。值得一提的是，由于數(shù)據(jù)一經(jīng)編碼后，僅能在特定激發(fā)條件或是高熱環(huán)境下方可解碼，因此該光存儲(chǔ)模式的安全等級(jí)較高。該研究突破了傳統(tǒng)光激勵(lì)發(fā)光材料中難以實(shí)現(xiàn)納米尺度分辨率的瓶頸問題，首次驗(yàn)證了該類材料三維光存儲(chǔ)的可行性，可望使光存儲(chǔ)容量大幅提升；所研制材料兼?zhèn)鋸?qiáng)度/光頻復(fù)用、安全性高、魯棒性的特點(diǎn)。相關(guān)成果以High-Security-Level Multi-dimensional Optical Storage Medium: Nanostructured Glass Embedded with LiGa₅O₈: Mn²⁺ with Photostimulated Luminescence 為題，在國(guó)際光學(xué)刊物Light: Science & Applications上在線發(fā)表（Light: Science & Applications, 2020, 10.1038/s41377-020-0258-3）。論文第一作者是博士生林世盛，通訊作者為王元生和林航。 

　　此前，該團(tuán)隊(duì)在光功能玻璃陶瓷材料及應(yīng)用研究方面取得一系列進(jìn)展，相關(guān)成果相繼發(fā)表在Laser Photon. Rev. 2019, 13, 1900006; Laser Photon. Rev. 2014, 8, 158; Laser Photon. Rev. 2017, 11, 1700148; Chem. Mater. 2016, 28, 3515; Nano Res. 2019, 12, 1049; ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 22905; ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 21264; ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 21835，并受邀撰寫了綜述論文（Laser Photon. Rev. 2018, 12, 1700344），受到了國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。 

　　論文鏈接 

　　福建物構(gòu)所玻璃陶瓷基高安全性多維度光信息存儲(chǔ)介質(zhì)研究取得進(jìn)展