比细菌还小！全球最小二维码诞生，数据能存上千年|介质|基因改造细菌|材料|陶瓷

迄今最小的二维码诞生了，不仅比大多数细菌还小，并且刷新了吉尼斯世界纪录。

近日，奥地利维也纳工业大学（Technische Universität Wien）团队与数据存储公司 Cerabyte 合作，为解决存储媒介寿命短的难题提供了一种新的解决方案。他们成功研发出面积仅 1.977 平方微米的二维码，其每个像素仅 49 纳米，仅能在电子显微镜下实现读取。

这项技术的关键在于采用超稳定的陶瓷材料，根据研究团队实验推算，即便在无需电力维护的前提下，也能在一张 A4 纸大小面积存储 2TB 以上数据。

传统的磁性或电子数据往往只能在数年内有效存储，随着时间的推移性能往往逐渐降低甚至失效，需要持续的能量输入、冷却和定期数据迁移。

与之对比的是，这项技术在长期数据存储方面表现出巨大潜力：如果将信息编码到陶瓷材料中，未来有望以低能源消耗和高稳定性的形式保存数百年甚至数千年。

之所以能实现这种超小二维码，与其精细的结构密切相关，即便用光学显微镜也无法直接观察到。

现在，随着技术的发展，科学家已经能够制备微米级的结构，甚至将单个原子作为构成图案的单元。然而，这并不意味着就能够获得稳定、可读的二维码。不容忽视的一个问题是，单个原子具有扩散性，这意味着它会随时移动到其他位置或填补空隙，有可能会导致存储信息丢失。

“我们的技术与此截然不同，”维也纳工业大学材料科学与技术研究所保罗·迈尔霍弗（Paul Mayrhofer）教授表示，“我们制备出一种微小，但稳定且可重复读取的二维码。”

选择一种合适的材料，对数据储存技术的发展至关重要。有趣的是，受人类早期文明启发，该技术采用了陶瓷作为存储介质。古人将文字镌刻在石头上，这些信息已流传数千年，我们至今仍能通过信息解读古代文明。因此，研究人员提出，如果能找到一种稳定、惰性的材料，有望实现更长久地储存数据。

研究团队采用了一种薄陶瓷膜，这种材料常用于高性能刀具的涂层。研究人员解释道：“对于高性能刀具而言，材料即使在极端条件下也需要保持稳定和耐用，这也是这些材料成为数据存储理想介质的原因。”由此来看，陶瓷材料为在纳米尺度下长期保持图案不变、可重复读取创造了有利条件。

（来源：维也纳工业大学）

有了可靠的材料，接下来是信息的稳定读取。他们利用聚焦离子束，将二维码刻蚀到一层薄薄的陶瓷层上。单个像素的尺寸仅 49 纳米，大约比可见光的波长小 10 倍。因此，在正常条件下我们无法用肉眼看到这种二维码。但当使用电子显微镜观察时，一切发生了改变，二维码能够被可靠、稳定地读取了。

这种存储方式的存储容量同样值得关注。根据实验推算，通过这种方法在一张 A4 纸大小的面积能容纳 2TB 以上的数据。与传统存储系统不同，这些陶瓷数据载体在实验条件下表现出极强的长期稳定性。

更重要的是，与现代数据中心需要大量电力和冷却形成鲜明对比，陶瓷存储无需任何持续的能源输入即可保存信息，有助于大幅度降低数据存储的能耗和碳足迹。

目前，这项技术已通过吉尼斯世界纪录审核，并正式获得认可。根据结果，新二维码尺寸仅为之前世界纪录保持者的 37%。

获得吉尼斯世界纪录的认可是一个好的开端，在未来的研究阶段中，研究团队计划继续探索其他材料存储二维码的可能性，他们希望能进一步提高写入速度，并将制造工艺拓展到适合工业应用的水平，为未来的大规模应用奠定基础。另一方面，研究人员希望在二维码技术的基础上，能够深入研究在陶瓷材料中，是否适用于更复杂的数据结构。