随着信息技术的发展，人们对于存储器的需求不断提高。传统的存储器存在信息密度低、速度慢等问题，光存储器的出现克服了这些技术难关，极大地提高了存储器的性能。近些年来，等离子激元纳米材料作为一种新型光存储器介质成为了研究热点之一。基于金纳米颗粒的等离子体热响应生物光存储器利用光学方法对金纳米颗粒进行读写，可以实现比传统存储设备更快的数据传输速度。同时，金纳米颗粒能够在极小的空间内存储大量信息，且具有优异的化学稳定性和光学特性，为现有存储技术面临的挑战提供了一种全新的解决方案。

基于核−卫星结构金纳米团簇优异的光学性质，我们设计并开发了一种以单颗粒核−卫星结构金纳米团簇为传感单元的等离子热响应生物光存储器，并详细探讨了该存储器的工作原理及稳定性。我们以70 nm AuNP为核心颗粒，13 nm AuNPs为卫星颗粒，使用互补dsDNA分子作为媒介将两种不同尺寸的AuNPs组装为核−卫星结构金纳米团簇。金纳米团簇内部的许多热点使其具有极强的光热转换能力。而dsDNA分子的双螺旋构型是由氢键和范德华力等作用力维持的，因此在温度升高时dsDNA分子会发生解链现象，分解成两条ssDNA。基于dsDNA的这一特性，我们在实验中使用微区633 nm激光对单个目标AuNC进行局部照射，致使其快速升温解体，进而引起局部散射光的颜色变化。通过对AuNC解体过程中DFM图像的三色光通道分析证明，AuNC的红光通道灰度在反应前后表现为两种稳定的状态。将两种状态对应的散射光颜色信号分别定义为“0”和“1”，即可实现二阶数据的存储。通过调控核−卫星金纳米团簇的结构，可以提高光存储器的工作效率，实现高速热响应。此外，停止激光照射后，核心AuNP的局部温度降低。低于dsDNA的熔解温度后，在卫星颗粒存在的条件下可再次重复组装步骤形成AuNC，从而实现数据的擦写。经过对该光存储器多次解链-复性循环性能评估，证明了我们开发的新型等离子热响应生物光存储器具有优秀的可擦写性能。

图1平均直径为 a) ~13 nm b) ~40 nm 的 AuNPs 的 TEM 图像；c) 和 d) 是 a 和 b 的 AuNPs 粒径分布图；e) 13 nm（黑色）、40 nm AuNPs（蓝色）、40@DNA10@13（藏蓝色）、40@DNA20@13（红色）和40@DNA30@13（绿色）核-卫星AuNCs的归一化消光光谱。f）40 nm AuNP@DNA20@13 nm AuNPs 的典型TEM图像；（g）40@DNA20@13核-卫星金纳米团簇在溶液中的光热加热曲线。

图2 a) 修饰前（I）和修饰后（II）带有DNA的70 nm AuNPs的DFM图像；b）70 nm AuNPs 在 a-I（黑色）、a-II（蓝色）和 c-II（AuNCs，红色）对应区域的归一化LSPR散射光谱。c）70 nm AuNPs@DNA20（I）和70@DNA20@13 AuNCs组装体（II）在相同区域的DFM 图像；d）与c中区域相对应的AuNCs的原位SEM图像。

图3 a）核-卫星AuNC的 DFM 图像，显示 633 纳米激光照射时的颜色变化；b）a 中 0 min、5 min和 12 min时三幅 DFM照片的三色光通道图像；c）b 中红色通道图像中两个选定点的灰度与激光照射时间的关系。

张磊博士/教授，河南郑州人，南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院/材料科学与工程学院教授、博士生导师。2011年毕业于华东理工大学，获分析化学博士学位，同年进入南京邮电大学任教。2016-2017年作为访问学者，赴美国斯坦福大学医学院交流学习。先后主持承担多项国家自然科学基金面上项目、江苏省自然科学基金面上项目，并以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Small、Chem. Commun.等国际顶级期刊发表高水平SCI论文60余篇，累计被引用4600余次，个人H-index为30；授权发明专利8项；参与撰写学术著作两部。目前主要研究方向为单颗粒等离子激元纳米材料的设计、组装及其在生物传感领域的应用，并长期围绕“形貌调控、可控自组装、表面功能化与等离子激元光学性能的相互关系”开展系统性和创新性研究。课题组长期招聘优秀博士后及研究生。

Zhang W, Wang Y, Wang Y, et al. A thermo-responsive rewritable plasmonic bio-memory by regulating single core-satellite gold nanocluster dissociation. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6720-4.