Los investigadores de Harvard han desarrollado un enfoque de almacenamiento de datos basado en mezclas de tintes fluorescentes que se imprimen en una superficie de epoxi en pequeños puntos. La mezcla de tintes en cada punto codifica información que luego se lee con un microscopio de fluorescencia.
Les disques optiques, les clés USB et les disques durs magnétiques ne peuvent stocker des informations numériques que pendant quelques décennies, et leur maintenance a tendance à nécessiter beaucoup d’énergie, ce qui rend ces méthodes moins qu’idéales pour le stockage de données à A largo plazo. Por lo tanto, los investigadores analizaron el uso de moléculas como alternativas, en particular en Almacenamiento de datos de ADN. Sin embargo, estos métodos presentan sus propios desafíos, incluidos los altos costos de síntesis y las lentas velocidades de lectura y escritura.
Ahora, los científicos de la Universidad de Harvard han descubierto cómo usar tintes fluorescentes como bits para un almacenamiento de datos más barato y rápido, según un nuevo papel publicado en la revista ACS Central Science. Los investigadores probaron su método almacenando a uno de los físicos del siglo XIX. Michael Faradayartículos seminales sobre electromagnetismo y química, así como una imagen JPEG de Faraday.
«Este método podría 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 de George Whitesides. «[It] Proporciona acceso al almacenamiento de datos a largo plazo utilizando tecnologías comerciales existentes: impresión por inyección de tinta y microscopía de fluorescencia. Nagarkar ahora trabaja para una start-up que quiere comercializar el método.
Kris Snibbe / Personal de Harvard
Hay buenas razones para utilizar el ADN para el almacenamiento de datos. Como nosotros tenemos previamente reportado, El ADN tiene cuatro componentes químicos: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C), que constituyen un tipo de código. La información se puede almacenar en el ADN convirtiendo los datos del código binario en un código de base 4 y asignándole una de cuatro letras. El ADN tiene una densidad de datos significativamente mayor que los sistemas de almacenamiento convencionales. Solo un gramo puede representar casi mil millones de terabytes (1 zettabyte) de datos. Y es un medio robusto: los datos almacenados se pueden retener durante largos períodos, décadas o incluso siglos.
El almacenamiento de datos de ADN ha logrado un progreso significativo en los últimos años, lo que ha dado lugar a algunos giros inventivos del método básico. Por ejemplo, hace dos años, Científicos de Stanford con éxito hizo una versión impresa en 3D del Stanford Rabbit, un modelo de prueba común en gráficos de computadora en 3D, que almacenaba las instrucciones de impresión para reproducir el conejo. El conejo contiene alrededor de 100 kilobytes de datos, gracias a la adición de nanoperlas que contienen ADN al plástico utilizado para imprimirlo en 3D.
Pero el uso de ADN también presenta enormes desafíos. Por ejemplo, almacenar y recuperar datos de ADN suele llevar mucho tiempo, teniendo en cuenta toda la secuenciación necesaria. Y nuestra capacidad para sintetizar ADN todavía tiene un largo camino por recorrer antes de que se convierta en un medio práctico para almacenar datos. Entonces, otros científicos exploraron la posibilidad de usar polímeros no biológicos para el almacenamiento de datos moleculares, decodificando (o leyendo) la información almacenada secuenciando los polímeros con espectrometría de masas en tándem. Sin embargo, la síntesis y purificación de polímeros sintéticos es un proceso caro, complicado y que requiere mucho tiempo.
Kris Snibbe / Personal de Harvard
En 2019, el laboratorio de Whitesides demostrado con éxito almacenar información en una mezcla de información disponible comercialmente oligopéptidos sobre una superficie metálica, sin necesidad de largas y costosas técnicas de síntesis. El laboratorio utilizó un espectrómetro de masas para distinguir moléculas por peso molecular con el fin de leer la información almacenada. Pero todavía había algunos problemas, incluido el hecho de que la información se destruyó durante la lectura. Además, el proceso de lectura fue lento (10 bits por segundo) y la reducción de tamaño resultó ser problemática, ya que la disminución del tamaño del punto láser resultó en un aumento del ruido en los datos.
Así que Nagarkar et al. decidió estudiar moléculas que pudieran distinguirse ópticamente en lugar de por peso molecular. Específicamente, eligieron siete tintes fluorescentes disponibles comercialmente en diferentes colores. Para «escribir» la información, el equipo utilizó una impresora de inyección de tinta para depositar soluciones de tintes fluorescentes mezclados sobre un sustrato epoxi que contiene ciertos grupos amino reactivos. La reacción resultante forma enlaces amida estables, bloqueando efectivamente la información en su lugar.
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