Os pesquisadores de Harvard desenvolveram uma abordagem de armazenamento de dados que se baseia em uma mistura de corantes fluorescentes impressos em uma superfície de epóxi em pequenos lugares. A mistura de corantes em cada ponto codifica as informações que são lidas em um microscópio fluorescente.
Discos óticos, drives flash e discos rígidos magnéticos podem armazenar informações digitais por apenas algumas décadas e exigem muita energia para manter, tornando esses métodos menos do que ideais para armazenamento de dados de longo prazo. Portanto, os pesquisadores têm procurado usar moléculas como alternativas, principalmente em Armazenamento de dados de DNA. No entanto, esses métodos apresentam seus próprios desafios, incluindo altos custos de síntese e taxas lentas de leitura e gravação.
Agora, os cientistas de Harvard descobriram como usar corantes fluorescentes como quantificadores para uma maneira mais rápida e barata de armazenar dados, de acordo com novo papel Publicado na revista ACS Central Science. Os pesquisadores testaram seu método armazenando um físico do século 19 Michael FaradaySeus principais artigos sobre eletromagnetismo e química, bem como uma imagem JPEG de Faraday.
“Este método pode fornecer acesso ao armazenamento de dados arquivados a baixo custo,” O co-autor Amit A. Nagarkar. Disse, que conduziu a pesquisa como pós-doutorado no laboratório de George Whitesides na Universidade de Harvard. “[It] Ele fornece acesso a armazenamento de dados de longo prazo usando tecnologias comerciais existentes – impressão a jato de tinta e microscopia de fluorescência. Nagarkar agora trabalha para uma startup que quer comercializar o método.
Chris Snape / Equipe de Harvard
Há boas razões para todo o interesse em usar o DNA para armazenar dados. como nós somos Eu mencionei antesO DNA contém quatro blocos de construção químicos – adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C) – que formam uma espécie de código. As informações podem ser armazenadas no DNA convertendo os dados de um código binário em um código de base 4 e atribuindo-o a um dos quatro caracteres. O DNA tem uma densidade de dados muito maior do que os sistemas de armazenamento tradicionais. um grama pode representar Aproximadamente 1 bilhão de terabytes (1 zetabyte) de dados. É um meio poderoso: os dados armazenados podem ser mantidos por longos períodos de tempo – décadas ou mesmo séculos.
O armazenamento de dados de DNA avançou significativamente nos últimos anos, resultando em algumas reviravoltas inovadoras no método básico. Por exemplo, dois anos atrás, Cientistas de Stanford com sucesso Ele fez uma versão impressa em 3D do coelho de Stanford – um modelo de teste comum em computação gráfica 3D – que armazenava instruções de impressão para reproduzir o coelho. O coelho possui cerca de 100 kilobytes de dados, graças à adição de nanopartículas contendo DNA ao plástico usado para imprimi-lo em 3D.
Mas o uso de DNA também apresenta desafios significativos. Por exemplo, armazenar e recuperar dados do DNA geralmente leva um tempo significativo, dadas todas as sequências necessárias. Nossa capacidade de sintetizar DNA ainda tem um longo caminho a percorrer antes de se tornar uma forma prática de armazenar dados. Portanto, outros cientistas exploraram a possibilidade de usar polímeros não biológicos para armazenar dados moleculares e decifrar (ou ler) as informações armazenadas sequenciando os polímeros usando espectrometria de massa em tandem. No entanto, a fabricação e purificação de polímeros sintéticos é um processo caro, complexo e demorado.
Chris Snape / Equipe de Harvard
Em 2019, Whitesides Lab Mostrar com sucesso Armazene as informações em uma mistura de poucos peptídeos em uma superfície de metal, sem a necessidade de técnicas de síntese caras e demoradas. O laboratório usou um espectrômetro de massa para distinguir as moléculas por seu peso molecular para ler as informações armazenadas. Mas ainda existem alguns problemas, principalmente que as informações foram corrompidas durante a leitura. Além disso, o processo de leitura era lento (10 bits por segundo) e a redução da escala era um problema, pois a redução do tamanho do ponto do laser aumentava o ruído nos dados.
Até Nagarkar e outros. Decidi considerar moléculas que podem ser distinguidas visualmente, em vez de pelo peso molecular. Especificamente, eles escolheram sete corantes fluorescentes disponíveis comercialmente em cores diferentes. Para “escrever” as informações, a equipe usou uma impressora jato de tinta para depositar soluções de corantes fluorescentes mistos em um substrato de epóxi contendo certos grupos amino reativos. A reação subsequente forma ligações estáveis de amida, bloqueando efetivamente as informações no lugar.
