可保存数千年!哈佛研究人员用染料存储数据

2021年10月15日12:11:08 科学 1108

可保存数千年!哈佛研究人员用染料存储数据 - 天天要闻

Amit Nagarkar等人开发了一种基于荧光染料的数据存储系统。

在数字时代,每一字节的数据都需要找到自己的稳定“归宿”。对于数据存储系统而言,存储寿命是最主要的问题之一,其寿命通常仅有20年。eurekalert.org网站当地时间10月13日报道,美国哈佛大学的化学家George Whitesides领导的团队正在尝试用一种创新的染料来解决存储系统的寿命问题。相关研究成果刊登在《美国化学会核心科学》杂志中。

在新存储方法中,研究人员使用了七种商用荧光染料的混合物保存数据文件。喷墨打印机滴下染料后,显微镜可以检测、读取每种染料发出的不同波长的光。最后,研究人员将分子中的二进制信息解码为文件、书籍、照片或者视频。

理论上讲,染料存储系统可以将数据保存数千年之久。相比之下,闪存、蓝光碟和计算机驱动器等存储介质最多只能存储40年信息(而且容易受到水灾和黑客威胁,能耗较高)。论文作者、博士后研究员Amit Nagarkar说:“染料存储系统为档案数据提供了廉价的存储方案。它只需要现有的商业喷墨打印机和荧光显微镜,就能完成数据的长期存储。”新方法对于存储受监管的信息(如财务和法律记录)以及关键信息(卫星数据)的长期存储尤其有效。因为它不会接入易被黑客攻击的互联网,生产成本相对较低,只能用特殊显微镜读取,并且完成记录后不再消耗能量。

染料存储系统的机理非常简单:染料分子被滴在环氧树脂表面后,会与其进行化学结合,进而锁定信息。为了转译不同染料中的信息,研究人员引入了美国信息交换标准代码。在存储完成后,只要用户知道染料的存放位置,就能用专用设备解码二进制信息。研究人员表示,在染料存储系统中,信息的读取准确率高达99.6%;在7.2毫米×7.2毫米的环氧树脂表面上,他们能够用染料记录1407542字节的数字信息。

此前,Whitesides团队曾尝试用多肽作为数字信息的存储器,但读写速度阻碍了其进一步发展。相比之下,染料存储系统具有出色的读写速度,写入和读取信息的平均速率分别为128比特/秒和469比特/秒。这创造了所有分子信息存储方法的最快读取速度记录。

研究人员认为,类似染料存储系统的数据存储方法,会在21世纪变得越来越重要。Nagarkar说:“随着人类社会向数字化社会转型,需要存储的数据将呈爆发式增长。新的数据存储系统在未来大有可为。”

科界原创

编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《美国化学会核心科学》

期刊编号:2374-7943

原文链接:https://www.eurekalert.org/news-releases/931513

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