巧妙的冰泡编码法可以将数据长期冷藏 低温环境下无需电力

构成冰川的冰并非100%固态——它实际上充满了气泡，其中一些气泡形成于几个世纪之前。受此启发，科学家们开发了一种利用气泡在冰中存储编码数据的方法。这项技术实际上可能有一些实际应用。

虽然冰中自然形成的气泡相当随机（如图所示），但新气泡编码技术形成的气泡却并非如此

众所周知，液态水结冰后会凝固。在这个过程中，它会挤压并推挤溶解的气体，形成气泡……也就是气泡。

由于水会一层层地结冰，这些气泡最终会悬浮在冰层的整个深度。此外，水结冰的速度会以可预测的方式影响气泡形成的形状和大小。

鉴于这些现象，北京理工大学的宋梦洁、邵可可及其同事着手开发他们的实验数据存储系统。科学家们搭建了一个被称为“Hele-Shaw”的装置，其中一小柱矩形去离子液态水被夹在两块垂直放置的透明丙烯酸板之间。

海勒-肖环状冰盖示意图，以及其中一块编码冰板

实验舱底部的一块冷板用于冷却并冻结水，形成一块冰。冰的冻结速度可以通过调节冷板的温度来手动控制，温度范围为-15 ºC 至 -35 ºC（5 ºF 至 -31 ºF）。

研究发现，随着冻结速度的降低，任何一层冰层都会出现以下几种情况：要么是蛋形气泡，要么是蛋形和针形气泡混合，要么是只有针形气泡，要么根本没有气泡。因此，科学家们将不同形状、大小和深度的气泡组合，分别用摩尔斯电码、二进制码和三进制码，赋予不同的英文字母和阿拉伯数字。

为了读取生成的信息，研究人员使用相机拍摄了一块由海尔-肖细胞制备的气泡编码冰板的照片。随后，该照片被转换成灰度图像，并由运行定制解码软件的计算机进行分析。

虽然该软件可以解密所有三种代码传递的信息，但二进制被发现是最有效的，因为对于给定的冰空间来说，信息可能会长 10 倍左右。

该技术可能用途的一个例子

研究人员设想，这项技术将被用于在极寒、偏远地区（例如南极洲、北极，甚至其他星球）记录、存储和读取信息，因为这些地方电力和电子设备供应不足。虽然记录信息需要一些电力，但只要环境温度保持在冰点以下，后续就无需任何电力。

除了数据存储应用之外，气泡操纵技术还可用于调整冰结构强度、开发飞机除冰系统，或研究气泡在铝等难以成像的材料中如何形成。

“我们的研究成果可以广泛应用于许多领域，”宋教授说道，“我们可以操纵气泡，高效地生产出具有不同气泡含量的冰。”

该项研究的论文最近发表在《细胞报告物理科学》杂志上，韩国汉阳大学和香港理工大学的科学家也参与其中。