Основная статья Майкла Фарадея хранится в цифровом виде во флуоресцентных красителях.

Оптические диски, флэш-накопители и магнитные жесткие диски могут хранить цифровую информацию только в течение нескольких десятилетий, и для их обслуживания требуется много энергии, что делает эти методы менее чем идеальными для долгосрочного хранения данных. Таким образом, исследователи рассматривали возможность использования молекул в качестве альтернативы, особенно в Хранение данных ДНК. Однако эти методы сопряжены со своими проблемами, включая высокую стоимость синтеза и низкую скорость чтения и записи.

Теперь, по словам ученых из Гарварда, ученые из Гарварда выяснили, как использовать флуоресцентные красители в качестве количественных показателей для более дешевого и быстрого способа хранения данных. новая бумага Опубликовано в журнале ACS Central Science. Исследователи проверили свой метод, запомнив физика 19 века. Майкл ФарадейЕго основные статьи по электромагнетизму и химии, а также изображение Фарадея в формате JPEG.

«Этот метод может обеспечить доступ к архивным хранилищам данных по низкой цене», — сказал он. Соавтор Амит А. Нагаркар. Сказал, который проводил исследование в качестве постдокторанта в лаборатории Джорджа Уайтсайдса в Гарвардском университете. «[It] Он обеспечивает доступ к долгосрочному хранению данных с использованием существующих коммерческих технологий — струйной печати и флуоресцентной микроскопии. Сейчас Нагаркар работает в стартапе, который хочет коммерциализировать метод.

Есть веская причина для всего интереса к использованию ДНК для хранения данных. как и мы Я упоминал ранееДНК содержит четыре химических строительных блока — аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C), которые образуют своего рода код. Информация может храниться в ДНК путем преобразования данных из двоичного кода в базовый код 4 и присвоения ему одного из четырех символов. ДНК имеет гораздо более высокую плотность данных, чем традиционные системы хранения. один грамм может представлять Приблизительно 1 миллиард терабайт (1 зеттабайт) данных. И это мощный носитель: хранимые данные могут храниться в течение длительного периода времени — десятилетия или даже столетия.

Хранение данных ДНК значительно продвинулось в последние годы, что привело к некоторым новаторским поворотам в основном методе. Например, два года назад Стэнфордские ученые успешно Он сделал 3D-печатную версию Стэнфордского кролика — распространенную тестовую модель в 3D-компьютерной графике — в которой хранились инструкции по печати для воспроизведения кролика. Кролик хранит около 100 килобайт данных благодаря добавлению наночастиц, содержащих ДНК, в пластик, используемый для его 3D-печати.

Но использование ДНК также сопряжено с серьезными проблемами. Например, хранение и извлечение данных из ДНК обычно занимает значительное время с учетом всех необходимых последовательностей. Наша способность синтезировать ДНК еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она станет практическим способом хранения данных. Поэтому другие ученые исследовали возможность использования небиологических полимеров для хранения молекулярных данных и дешифрования (или считывания) сохраненной информации путем секвенирования полимеров с помощью тандемной масс-спектрометрии. Однако производство и очистка синтетических полимеров — дорогостоящий, сложный и трудоемкий процесс.

В 2019 году лаборатория Whitesides Lab Показать успешно Храните информацию в виде смеси коммерчески доступных несколько пептидов на металлической поверхности без необходимости использования дорогостоящих и трудоемких методов синтеза. Лаборатория использовала масс-спектрометр, чтобы различать молекулы по их молекулярной массе, чтобы прочитать сохраненную информацию. Но все еще есть некоторые проблемы, в первую очередь то, что информация была повреждена во время чтения. Кроме того, процесс чтения был медленным (10 бит в секунду), и уменьшение масштаба было проблемой, поскольку уменьшение размера лазерного пятна увеличивало шум в данных.

До Нагаркара и другие. Я решил рассмотреть молекулы, которые можно отличить визуально, а не по молекулярной массе. В частности, они выбрали семь имеющихся в продаже флуоресцентных красителей разных цветов. Чтобы «записать» информацию, команда использовала струйный принтер для нанесения смешанных растворов флуоресцентных красителей на эпоксидную подложку, содержащую определенные реактивные аминогруппы. Последующая реакция образует стабильные амидные связи, эффективно фиксируя информацию на месте.