Хранение молекулярной информации

Как работают молекулы флуоресцентных красителей

Смеси молекул флуоресцентных красителей, помещенные в крошечные пятна на эпоксидной поверхности с помощью струйного принтера, кодируют данные.

Поскольку потребности в хранении данных в мире растут, необходимы новые стратегии для сохранения информации в течение длительного времени с пониженным энергопотреблением. Теперь исследователи из ACS Central Science разработали подход к хранению данных, основанный на смесях флуоресцентных красителей, которые наносятся на эпоксидную поверхность крошечными пятнами с помощью струйного принтера. Смесь красителей в каждом пятне кодирует двоичную информацию, которую считывают с помощью флуоресцентного микроскопа.

Современные устройства для хранения данных, такие как оптические носители, магнитные носители и флэш-память, обычно служат менее 20 лет и требуют значительного количества энергии для поддержания хранимой информации. Ученые исследовали использование различных молекул, таких как ДНК или другие полимеры, для хранения информации с высокой плотностью и без питания в течение тысяч лет или дольше. Но эти подходы ограничены такими факторами, как высокая относительная стоимость и низкая скорость чтения/записи.

Джордж Уайтсайдс, Амит Нагаркар и его коллеги хотели разработать молекулярную стратегию, которая хранит информацию с высокой плотностью, высокой скоростью чтения/записи и приемлемой стоимостью.

Как выбиралась смесь для исследований

Исследователи выбрали семь коммерчески доступных молекул флуоресцентных красителей, излучающих свет с разными длинами волн. Они использовали красители как биты для символов Американского стандартного кода обмена информацией (ACSII), где каждый бит равен «0» или «1», в зависимости от того, отсутствует или присутствует конкретный краситель, соответственно. Последовательность нулей и единиц была использована для кодирования первого раздела основополагающей исследовательской работы Майкла Фарадея, известного ученого.

• Команда использовала струйный принтер, чтобы нанести смеси красителей в крошечные пятна на поверхность эпоксидной смолы, где они стали ковалентно связанными.
• Затем они использовали флуоресцентный микроскоп, чтобы прочитать спектры излучения молекул красителя в каждой точке и расшифровать сообщение. Флуоресцентные данные можно было прочитать 1000 раз без значительной потери интенсивности.
• Исследователи также продемонстрировали способность этой техники писать и читать изображения Фарадея. По словам исследователей, скорость чтения этой стратегии составляет 469 бит / с, что является самым быстрым из всех методов хранения молекулярной информации.

Источник

Метки: краситили