革命性光致變色玻璃：無需電力也能永久儲存資料

科學家們最近開發出一種新型的光致變色玻璃，能夠無限次地儲存和重寫資料。這種玻璃透過嵌入鎂和鋱元素，使其在不同波長的光線下改變顏色，從而實現高密度、長期的無需電力資料儲存。這項突破性技術有望徹底改變資料儲存的方式。

多年來，科學家們一直在探索玻璃作為長期資料儲存媒介的潛力，因為它能夠在不需電力的情況下儲存資訊長達數千年。其中，光致變色玻璃因其在不同波長光線下改變顏色的特性，被視為一種極具前景的候選材料。根據2月26日發表在《ACS能源快報》上的研究，研究人員已成功開發出一種摻雜光致變色玻璃，能夠無限次地儲存和重寫資料。

光致變色現象在日常生活中並不陌生，例如某些眼鏡在陽光下會變暗，回到室內則恢復透明，這種可逆的光致變色過程被廣泛應用。同樣地，某些光致變色玻璃材料也能根據特定波長的光線改變顏色，這使其成為高密度資料儲存的一種經濟實惠的選擇。然而，真正的挑戰不僅在於如何編碼資訊，還在於能夠反覆擦除和重寫資料。

由廖家彥、周吉和楊正文領導的研究團隊，在開發可逆、可調的光致變色矽酸鎵玻璃方面取得了重大進展，使這項未來技術離現實更近了一步。研究團隊首先透過摻雜直接3D光刻技術，設計出摻雜鎂和鋱離子的矽酸鎵玻璃。他們使用波長為532奈米的綠色雷射，在微小玻璃片上刻畫出3D圖案。

這些複雜的圖案，包括隨機選擇的點、符號、QR碼、幾何稜柱，甚至是一隻鳥，在透明玻璃中呈現紫色，並在特定波長的光線下轉變為其他顏色。當使用波長為376奈米的深紫色雷射激發時，鋱會發出綠光；而在波長為417奈米的紫色光線下，鎂則會發出紅光。

為了在不改變玻璃結構的情況下完全擦除這些圖案，研究團隊將玻璃加熱至1022華氏度（550攝氏度）並保持25分鐘。此外，研究人員認為，鎂和鋱的應用具有突破性，因為它們能夠在不同波長下發光，這使得從單一材料中獲取可調的多色3D圖案成為可能。這種新方法可用於工業、學術和軍事領域的高容量、穩定的3D光學記憶儲存和加密。

參考文獻：Direct 3D Lithography of Reversible Photochromic Patterns with Tunable Luminescence in Amorphous Transparent Media, 2025年2月26日, ACS Energy Letters. DOI: 10.1021/acsenergylett.5c00024

該研究獲得了中國國家自然科學基金、雲南省西南聯合研究生院科技專案、中國國家自然科學基金-雲南聯合基金重點專案、國家自然科學基金高階外國專家引進計劃、雲南省切爾卡索娃·塔季揚娜院士專家工作站、雲南省重大科技專項計劃、發光材料製備與效能控制及其在高原農業中的應用、雪梨科技大學校長研究獎學金計劃，以及國家健康與醫學研究委員會的資助。