二進(jìn)制存儲構(gòu)成了現(xiàn)代存儲的基礎(chǔ)。無論磁盤，硬盤，CD，DVD，U盤還是全固態(tài)存儲器，數(shù)據(jù)是以0或者1兩種狀態(tài)存儲于存儲單元中。一個(gè)存儲單元也就構(gòu)成了最小的存儲單位：比特(bit)。磁盤和硬盤這樣的存儲介質(zhì)由磁性材料構(gòu)成。其基本原理是磁性材料具有兩個(gè)磁極。做個(gè)簡單的比喻，每一個(gè)存儲單元就是一個(gè)微型吸鐵石，要么S級要么N級被磁頭讀取，這樣就形成了數(shù)據(jù)0或者1。磁性介質(zhì)存儲單元的磁極(S或者N)指向是由電子自旋(鐵3D殼層電子)和磁疇等物理特性決定。

存儲器的容量由存儲器的體積和單位體積內(nèi)的存儲單元數(shù)量所決定，因此把存儲單元做的更小更密集，是目前存儲設(shè)備商和科學(xué)家們考慮的主要問題。受限于磁頭分辨率，磁顆粒尺寸，以及一些其他物理效應(yīng)如超順磁效應(yīng)和一些其他技術(shù)瓶頸，這個(gè)方向遇到了很多困難。

換一種思維，如果可以增加一個(gè)存儲單元的存儲容量，這樣整個(gè)存儲器的容量就以指數(shù)性增長。舉例來說，8個(gè)二進(jìn)制存儲單元構(gòu)成一個(gè)字節(jié)可以存儲255以內(nèi)的整數(shù)，而8個(gè)四進(jìn)制存儲單元則可以存儲65535以內(nèi)的整數(shù)。存儲能力的提高是顯而易見的。

一個(gè)由美國弗吉尼亞州威廉瑪麗學(xué)院和位于華盛頓特區(qū)的美國海軍實(shí)驗(yàn)室組成的研究小組，在10 納米厚的鐵薄膜上實(shí)現(xiàn)了四進(jìn)制存儲。

項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人鄭偉博士介紹說：納米級厚度的單晶鐵薄膜表面具有立方各向異性(cubic anisotropic)的磁化特性，具有四個(gè)磁化方向。簡單說就是具有四個(gè)分立的磁極，這點(diǎn)與傳統(tǒng)只有N或者S兩個(gè)磁極的材料不同?，F(xiàn)代化的薄膜生長技術(shù)幫助我們獲得了這樣的材料。用什么手段讀取這四個(gè)磁極是接下來面臨的主要問題。傳統(tǒng)的技術(shù)只能分辨出兩種狀態(tài)，或者由于對比度過低，把另外兩種狀態(tài)當(dāng)作噪音。此外樣品表面(surface)的信號會受到來自體(bulk)的信號的干擾。

鄭偉博士接著說：運(yùn)用綜合了非線性磁光效應(yīng)和表面等離子體效應(yīng)的技術(shù)，可以讀取出這四個(gè)不同的磁化狀態(tài)，而且這種技術(shù)可以對信號對比度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保達(dá)到最好的精確度。這個(gè)研究涵蓋了納米技術(shù)，表面物理，磁致旋光效應(yīng)，非線性光學(xué)和表面等離子體這些范疇。四進(jìn)制存儲是可能的應(yīng)用之一，作為一種對表面很敏感的技術(shù)，在生物化學(xué)傳感器方面也有潛在的應(yīng)用。

最后，現(xiàn)任美國直立碳公司技術(shù)總監(jiān)的鄭偉博士補(bǔ)充到：把實(shí)驗(yàn)室技術(shù)產(chǎn)品化、工業(yè)化還有很長的路要走，但是這項(xiàng)研究給我們很多啟示。首先是材料科學(xué)、納米技術(shù)和表面科學(xué)的重要性，鐵是最普通的磁性材料，納米維度下就會具有完全不同的性質(zhì)；同為納米材料，不同工藝生長出的多晶納米鐵薄膜和單晶納米鐵薄膜會顯現(xiàn)出完全不同的品質(zhì)；再進(jìn)一步講，同樣的納米級單晶鐵材料，表面，界面和體內(nèi)部也會呈現(xiàn)出完全不同的物理性質(zhì)。還要強(qiáng)調(diào)交叉學(xué)科的重要性，把不同學(xué)科的技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行研究往往會有意想不到的新奇的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)。