Новый метод хранения данных: использование флуоресцентных меток

Новости МирТесен

Применение инновационной технологии предполагает использование струйного принтера для нанесения на эпоксидную основу микроскопических отметин из смеси флуоресцентных пигментов. Эти метки, содержащие информацию в двоичном формате, впоследствии считываются при помощи специального микроскопа, фиксирующего люминесценцию.

Современные накопители данных, такие как оптические и магнитные носители, а также флэш-память, как правило, имеют срок службы не более 20 лет и потребляют значительное количество энергии для поддержания сохранности информации. В качестве альтернативы для долгосрочного хранения данных высокой плотности, не требующего энергоснабжения, рассматриваются различные молекулы, например, ДНК или полимеры. Однако, эти технологии характеризуются высокой стоимостью и низкой скоростью операций чтения и записи. В новом исследовании, опубликованном в журнале ACS Central Science, группа американских ученых-химиков представила принципиально новый подход на базе флуоресцентных красителей.

Для эксперимента были отобраны семь флуоресцентных красителей, доступных в продаже, каждый из которых излучает свет в определенном диапазоне. Ученые использовали эти красители в виде пятен для кодирования данных кодировке ASCII, и присутствие или отсутствие пигмента в конкретной области указывало на «1» либо «0». Эти компоненты заносились на поверхность, обработанную эпоксидной смолой, посредством технологии струйной печати, после чего надежно фиксировались с покрытием посредством амидных связей.

Для оценки эффективности данной методики специалисты закодировали фрагменты текста из труда «Экспериментальные исследования по электричеству», автором которого является Майкл Фарадей. После этого они применили флуоресцентный микроскоп для анализа спектров излучения молекул пигментов в каждой позиции и декодирования сообщения. Согласно сведениям, предоставленным создателями разработки, зашифрованные данные можно воспроизводить не менее тысячи раз без существенного ухудшения качества. Также была проведена кодировка и последующее восстановление изображения Майкла Фарадея.

В результате проведенных экспериментов ученые осуществили запись, сохранение и чтение приблизительно 400 килобит текстовых данных и графических изображений, при этом удалось восстановить свыше 99% исходной информации. Скорость записи в среднем составляла 128 бит за секунду, а скорость чтения – 469 бит в секунду, что значительно превышает показатели всех ранее известных молекулярных способов хранения данных.