Maikla Faradeja pamatdarbs ir digitāli uzglabāts fluorescējošās krāsās

Hārvardas pētnieki ir izstrādājuši pieeju datu glabāšanai, kas balstās uz fluorescējošu krāsu maisījumu, kas nelielās vietās ir uzdrukāts uz epoksīda virsmas. Krāsvielu maisījums katrā vietā kodē informāciju, kas pēc tam tiek nolasīta, izmantojot fluorescējošu mikroskopu.

Optiskie diski, zibatmiņas diski un magnētiskie cietie diski var uzglabāt digitālo informāciju tikai dažas desmitgades, un to uzturēšana prasa daudz enerģijas, padarot šīs metodes mazāk ideālas ilgtermiņa datu glabāšanai. Tātad pētnieki ir meklējuši molekulu izmantošanu kā alternatīvas, jo īpaši DNS datu glabāšana. Tomēr šīm metodēm ir savas problēmas, tostarp augstas sintēzes izmaksas un lēni lasīšanas un rakstīšanas ātrumi.

Tagad Hārvardas zinātnieki ir izdomājuši, kā izmantot fluorescējošas krāsvielas kā kvantitatīvus, lai lētāk un ātrāk varētu uzglabāt datus. jauns papīrs Publicēts žurnālā ACS Central Science. Pētnieki pārbaudīja savu metodi, uzglabājot 19. gadsimta fiziķi Maikls FaradejsViņa primārie raksti par elektromagnētismu un ķīmiju, kā arī Faraday JPEG attēls.

“Šī metode var nodrošināt piekļuvi arhīvu datu glabāšanai par zemām izmaksām,” Līdzautors Amits A. Nagarkars teica, kurš veica pētījumu kā pēcdoktorants Džordža Vaitsaidesa laboratorijā Hārvardas universitātē. “[It] Tas nodrošina piekļuvi ilgtermiņa datu glabāšanai, izmantojot esošās komerciālās tehnoloģijas – tintes drukāšanu un fluorescences mikroskopiju. Nagarkars tagad strādā starta uzņēmumā, kurš vēlas šo metodi komercializēt.

Tālummaiņa / Amits Nagarkars palīdzēja izstrādāt datu glabāšanas sistēmu, kurā izmantotas fluorescējošas krāsvielas, kamēr viņš bija pēcdoktorantūras pētnieks Džordža Vaitsaida laboratorijā Hārvardas universitātē.

Kriss Sneps/Hārvarda personāls

Ir pamatots iemesls visām interesēm izmantot DNS datu glabāšanai. kā mēs esam Es jau minēju iepriekšDNS satur četrus ķīmiskos celtniecības blokus – adenīnu (A), timīnu (T), guanīnu (G) un citozīnu (C) -, kas veido sava veida kodu. Informāciju var uzglabāt DNS, pārvēršot datus no binārā koda uz bāzes kodu 4 un piešķirot to vienai no četrām rakstzīmēm. DNS ir daudz lielāks datu blīvums nekā tradicionālajām uzglabāšanas sistēmām. viens grams var pārstāvēt Aptuveni 1 miljards terabaitu (1 zettabīts) datu. Tas ir spēcīgs informācijas nesējs: saglabātos datus var glabāt ilgu laiku – gadu desmitiem vai pat gadsimtiem ilgi.

Pēdējos gados DNS datu uzglabāšana ir ievērojami uzlabojusies, kā rezultātā ir iegūti daži novatoriski pamatmetodes pagriezieni. Piemēram, pirms diviem gadiem Stenfordas zinātnieki veiksmīgi Viņš izveidoja Stenfordas truša 3D drukātu versiju – parastu 3D datorgrafikas testa modeli -, kurā tika glabātas drukāšanas instrukcijas, lai atveidotu trušu. Trusim ir aptuveni 100 kilobaiti datu, pateicoties tam, ka plastmasai, ko izmanto 3D drukāšanai, ir pievienotas nanodaļiņas, kas satur DNS.

Bet DNS izmantošana rada arī ievērojamas problēmas. Piemēram, datu glabāšana un izgūšana no DNS parasti aizņem ievērojamu laiku, ņemot vērā visas nepieciešamās secības. Mūsu spējai sintezēt DNS vēl ir tāls ceļš ejams, pirms tā kļūst par praktisku datu glabāšanas veidu. Tātad citi zinātnieki ir izpētījuši iespēju molekulāro datu glabāšanai izmantot nebioloģiskus polimērus un atšifrēt (vai nolasīt) saglabāto informāciju, sekvencējot polimērus, izmantojot tandēma masas spektrometriju. Tomēr sintētisko polimēru ražošana un attīrīšana ir dārgs, sarežģīts un laikietilpīgs process.

Nagarkar parāda mazas pigmenta molekulas, ko izmanto informācijas glabāšanai.
Tālummaiņa / Nagarkar parāda mazas pigmenta molekulas, ko izmanto informācijas glabāšanai.

Kriss Sneps/Hārvarda personāls

2019. gadā Whitesides Lab Rādīt veiksmīgi Uzglabājiet informāciju komerciāli pieejamā maisījumā maz peptīdu uz metāla virsmas, neprasot dārgas un laikietilpīgas sintēzes metodes. Laboratorija izmantoja masas spektrometru, lai atšķirtu molekulas pēc to molekulmasas, lai nolasītu saglabāto informāciju. Bet joprojām pastāv dažas problēmas, jo īpaši tas, ka lasīšanas laikā informācija tika sabojāta. Arī lasīšanas process bija lēns (10 biti sekundē), un samazināšana bija problēma, jo lāzera punkta izmēra samazināšana palielināja datu troksni.

Līdz Nagarkaram un citi. Es nolēmu apsvērt molekulas, kuras var atšķirt vizuāli, nevis pēc molekulmasas. Konkrēti, viņi izvēlējās septiņas komerciāli pieejamas fluorescējošas krāsvielas dažādās krāsās. Lai “uzrakstītu” informāciju, komanda izmantoja tintes printeri, lai nogulsnētu jauktus fluorescējošus krāsu šķīdumus uz epoksīda substrāta, kas satur noteiktas reaktīvas aminogrupas. Turpmākā reakcija veido stabilas amīda saites, efektīvi bloķējot informāciju vietā.

READ  Fitnesa treneris dalās ar “absolūti labāko” kardio treniņu tauku zaudēšanai

Angelica Johnson

"Tīmekļa praktizētājs. Sašutinoši pazemīgs ēdiena entuziasts. Lepns twitter advokāts. Pētnieks."

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.

Back to top