Nauka dla Społeczeństwa

30.09.2022
PL EN
09.05.2019 aktualizacja 09.05.2019

Nowa metoda pozwala gromadzić informacje w chemicznych cząsteczkach

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Jedna łyżeczka białek może pomieścić informacje zawarte w zasobach Nowojorskiej Biblioteki Publicznej i przechować je nawet przez miliony lat - twierdzą twórcy nowej metody zapisu danych. Nie ma ona zastąpić twardych dysków czy kart pamięci. Może służyć do tworzenia bezpiecznych archiwów.

Książki mogą spłonąć, do komputerów można się włamać, a płyty DVD ulegają degradacji. Dlatego naukowcy z Harvard University proponują zapisywanie ważnych danych w chemicznych cząsteczkach.

"Wyobraźmy sobie zapisanie zbiorów Nowojorskiej Biblioteki Publicznej w łyżeczce białek" - mówi dr Brian Cafferty, główny autor pracy opublikowanej w magazynie "ACS Central Science".

"Przynajmniej na tym etapie nie postrzegamy tej metody jako konkurencji dla istniejących technik. Raczej patrzymy na nią jak na uzupełnienie tych technologii i sposób na długoterminową archiwizację danych" - tłumaczy badacz.

Zapisywanie informacji w cząsteczkach chemicznych to nie całkiem nowy pomysł. Już wcześniej udało się tego dokonać w przypadku cząsteczek DNA.

Jednak, jak wyjaśniają badacze, DNA to duża cząsteczka, której synteza wymaga sporych umiejętności, żmudnej pracy i niemałych nakładów finansowych.

Nowa metoda ma być pozbawiona tych wad.

"Postanowiliśmy zastosować strategię, która nie naśladuje bezpośrednio działania biologii. Zamiast tego wykorzystaliśmy techniki powszechnie stosowane w chemii organicznej i analitycznej i opracowaliśmy metodę opartą na małych cząsteczkach o niewielkiej masie" - opowiada dr Cafferty.

Badacze wykorzystali oligopeptydy. Peptydy to cząsteczki podobnie jak białka złożone z aminokwasów, tylko znacznie mniejsze. Oligopeptydy to natomiast dwa-trzy peptydy połączone razem.

Informacja zapisywana jest za pomocą cząsteczek o różnej masie unieruchamianych na specjalnym podłożu. Z pomocą ośmiu cząsteczek można zapisać jeden bajt informacji.

Dane odczytuje się za pomocą techniki zwanej spektroskopią mas, która pozwala m.in. właśnie na rozróżnienie mas cząsteczek.

Oligopeptydy mają w sprzyjających warunkach trwałość setek, a nawet tysięcy lat - podają badacze. Zdarzające się czasami uszkodzenia cząsteczek nie uniemożliwią przy tym odczytania informacji, jak to mogłoby mieć miejsce w przypadku DNA.

Niepowołany użytkownik nie mógłby też z łatwością skopiować danych, jak np. z dysku twardego, ponieważ do odczytu, potrzebne jest specjalne badanie cząsteczek.

W obecnej chwili autorzy nowej metody potrafią odczytywać zapisywane nią informacje z dokładnością 99,9 proc.

Współczesna prędkość zapisu wynosi 8 bitów na sekundę, a odczytu - 20 bitów na sekundę. Odbywa się to dużo sprawniej, niż w przypadku DNA.

Naukowcy twierdzą, że mogą jeszcze poprawić stabilność i pojemność zapisu oraz obniżyć koszty metody przy zastosowaniu innego typu cząsteczek.

Na przykład cząstki zwane alkanotiolami mają pozwolić na zapisanie 100 mln bitów w cenie jednego centa.

W czasie swoich eksperymentów naukowcy utrwalili nowym sposobem słynny wykład Richarda Feynmana o nanotechnologii "Tam na dole jest jeszcze dużo miejsca", zdjęcie Claude’a Shannona - jednego z twórców teorii informacji i drzeworyt "Wielka fala w Kanagawie" Hokusaia.

Japoński obraz przedstawiający tsunami wydał się badaczom odpowiedni, ponieważ właśnie doświadczamy zalewu cyfrowych informacji. W 2020 roku ich ilość na świecie ma sięgnąć 44 bilionów gigabajtów - 10 razy więcej niż w 2013 r.

Więcej informacji:

https://chemistry.harvard.edu/news/storage-beyond-cloud

mat/ zan/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022