El papel seminal de Michael Faraday se almacena digitalmente en pinturas fluorescentes

Los discos ópticos, las unidades flash, los discos duros magnéticos solo pueden almacenar información digital durante décadas, se necesita mucha energía para almacenarla, lo que hace que estos métodos sean ideales para almacenar datos a largo plazo. Por ello, los investigadores han utilizado moléculas como alternativa, especialmente en ellas. Almacenamiento de datos de ADN. Sin embargo, estos métodos tienen sus desafíos, incluido el alto costo de síntesis, lectura y lectura lenta.

Los investigadores de la Universidad de Harvard ahora están descubriendo cómo usar pintura fluorescente como un poco para un almacenamiento de datos más barato y rápido. nuevo papel publicado en la revista ACS Central Science. Los científicos experimentaron con su método conservando a uno de los físicos del siglo XIX. Michael FaradayArtículos básicos sobre química electromagnética, como la imagen JPEG de Faraday.

«Este método puede proporcionar acceso al almacenamiento de datos de archivo a bajo costo». dijo el coautor Amit A. Nagarkar, quien realizó la investigación como becario postdoctoral en el Laboratorio de Harvard. «[It] Proporciona acceso al almacenamiento de datos a largo plazo a través de tecnologías comerciales existentes: impresión por inyección de tinta, microscopio fluorescente. Nagarkar ahora trabaja para una empresa de nueva creación que quiere comercializar el método.

Hay una buena razón para todo el interés en utilizar el ADN para el almacenamiento de datos. Como hicimos informado antesEl ADN tiene cuatro elementos químicos: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C), que forman un tipo de código. La información se puede almacenar en el ADN convirtiendo los datos de código binario a base 4, que denota una de las cuatro letras. El ADN tiene una densidad de datos significativamente mayor que los sistemas de almacenamiento convencionales. Un gramo puede enviar casi mil millones de terabytes (1 zetabyte) de datos. Y es una forma poderosa. Los datos almacenados se pueden almacenar durante largos períodos de décadas, incluso siglos.

El almacenamiento de datos de ADN ha logrado un progreso significativo en los últimos años, lo que ha dado lugar a algunos cambios ingeniosos en el método básico. Por ejemplo, hace dos años, Científicos de Stanford con éxito Hizo una versión impresa en 3D del Stanford Rabbit, un modelo experimental de gráficos de computadora ordinarios que seguían las instrucciones de impresión para que el conejo lo reprodujera. El conejo almacena alrededor de 100 kilobytes de datos debido a la adición de nanotubos de ADN al plástico utilizado para la impresión 3D.

Pero el uso de ADN también plantea desafíos desafiantes. Por ejemplo, almacenar y recuperar datos del ADN suele llevar un tiempo considerable, según la secuencia requerida. Y nuestra capacidad para sintetizar ADN tiene un largo camino por recorrer antes de que se convierta en un medio para almacenar datos prácticos. Así, otros científicos han explorado la posibilidad de utilizar polímeros no biológicos almacenando datos moleculares, decodificando (o leyendo) información almacenada mediante espectrometría de masas de polímeros. Sin embargo, la síntesis de polímeros sintéticos es un proceso costoso, complejo y que requiere mucho tiempo.

Laboratorio Whitesides en 2019 mostrado correctamente almacenamiento de información en una mezcla disponible comercialmente oligopéptidos sobre una superficie de metal sin la necesidad de técnicas de síntesis costosas y que consumen mucho tiempo. El laboratorio utilizó un espectrómetro de masas para distinguir moléculas por su peso molecular para leer la información almacenada. Pero aún quedaban algunas preguntas, la más importante era que la información se destruyó durante la lectura. Además, el proceso de lectura fue lento (10 bits por segundo), և la reducción en el tamaño fue problemática ya que la reducción en el tamaño de los puntos láser condujo a un aumento en el ruido de los datos.

Por lo tanto, Nagarkar et al:. decidió estudiar moléculas que pueden diferir no en peso molecular sino en términos ópticos. En particular, seleccionaron siete pinturas fluorescentes disponibles comercialmente en diferentes colores. Para «escribir» la información, el equipo utilizó una impresora de inyección de tinta para aplicar soluciones de pinturas fluorescentes mixtas a un sustrato epoxi que contiene ciertos grupos amino reactivos. La reacción posterior forma enlaces amida estables, sellando eficazmente la información en su lugar.