二進制存儲構成了現代存儲的基礎。無論磁盤，硬盤，CD，DVD，U盤還是全固態存儲器，數據是以0或者1兩種狀態存儲于存儲單元中。一個存儲單元也就構成了最小的存儲單位：比特(bit)。磁盤和硬盤這樣的存儲介質由磁性材料構成。其基本原理是磁性材料具有兩個磁極。做個簡單的比喻，每一個存儲單元就是一個微型吸鐵石，要么S級要么N級被磁頭讀取，這樣就形成了數據0或者1。磁性介質存儲單元的磁極(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的存儲單元數量所決定，因此把存儲單元做的更小更密集，是目前存儲設備商和科學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如超順磁效應和一些其他技術瓶頸，這個方向遇到了很多困難。

換一種思維，如果可以增加一個存儲單元的存儲容量，這樣整個存儲器的容量就以指數性增長。舉例來說，8個二進制存儲單元構成一個字節可以存儲255以內的整數，而8個四進制存儲單元則可以存儲65535以內的整數。存儲能力的提高是顯而易見的。

一個由美國弗吉尼亞州威廉瑪麗學院和位于華盛頓特區的美國海軍實驗室組成的研究小組，在10 納米厚的鐵薄膜上實現了四進制存儲。

項目的主要負責人鄭偉博士介紹說：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，具有四個磁化方向。簡單說就是具有四個分立的磁極，這點與傳統只有N或者S兩個磁極的材料不同?，F代化的薄膜生長技術幫助我們獲得了這樣的材料。用什么手段讀取這四個磁極是接下來面臨的主要問題。傳統的技術只能分辨出兩種狀態，或者由于對比度過低，把另外兩種狀態當作噪音。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：運用綜合了非線性磁光效應和表面等離子體效應的技術，可以讀取出這四個不同的磁化狀態，而且這種技術可以對信號對比度進行調節，確保達到最好的精確度。這個研究涵蓋了納米技術，表面物理，磁致旋光效應，非線性光學和表面等離子體這些范疇。四進制存儲是可能的應用之一，作為一種對表面很敏感的技術，在生物化學傳感器方面也有潛在的應用。

最后，現任美國直立碳公司技術總監的鄭偉博士補充到：把實驗室技術產品化、工業化還有很長的路要走，但是這項研究給我們很多啟示。首先是材料科學、納米技術和表面科學的重要性，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；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出完全不同的品質；再進一步講，同樣的納米級單晶鐵材料，表面，界面和體內部也會呈現出完全不同的物理性質。還要強調交叉學科的重要性，把不同學科的技術結合起來進行研究往往會有意想不到的新奇的現象被發現。