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荧光染料混合物可保存数据数千年


2021-10-15 01:16:00 来源: 科技日报 作者: 张梦然

科技日报记者 张梦然

数字时代,每个字节的数据都需要到达指定位置,最好还能长期保存。但后者在现阶段仍是一个难题,因为数据存储系统保存时间通常不到20年。美国哈佛大学化学家正试图通过一种类似于微小墨水滴的创新来解决这个难题。在《美国化学会中心科学》近日发表的论文中,研究人员描述了一种新的存储方法,使用7种市售荧光染料的混合物来保存数据文件。


阿米特·纳加卡帮助开发了一个使用荧光染料的数据存储系统。 图片来源:Kris Snibbe/Harvard Staff

该染料由喷墨打印并用显微镜读取,显微镜可以检测每种染料发出的不同波长的光。然后,研究人员将分子中的二进制信息解码成文件、书籍、照片、视频或其他任何可以数字存储的东西。理论上,这种新方法可将数据保存很长时间——数千年或更久。

当前的存储设备,如闪存、蓝光、磁存储条和计算机驱动器,信息存储年份有限制,还有严格的大小限制,并且容易受到潮湿损坏和黑客攻击。传统存储过程的另一个缺点是它们会消耗能量,即使是云存储,也需要庞大而昂贵的物理服务器,且容易被破坏。

哈佛大学乔治·怀特塞兹实验室博士后研究员阿米特·纳加卡表示,新的染料方法使用喷墨打印和荧光显微镜等现有商业技术,可以低成本提供对长期数据存储的访问。染料方法对于存储受监管信息(如财务和法律记录)以及在长期存储至关重要信息的情况下(如卫星数据)尤其有用。染料存在于互联网之外,生产成本相对较低,而且没有特殊的显微镜就无法读取。一旦数据被记录下来,该技术就不会消耗能量。

染料分子打印在环氧树脂表面,它们化学键合将信息锁定到位。为了翻译不同染料中的信息位,研究人员使用了美国信息交换标准代码。他们想要存储数据中的每个数字、字母和像素都由一组1和0表示,具体取决于特定染料是否存在。随后使用荧光显微镜检测染料分子,就可以解码二进制信息。研究人员报告说,信息的读取准确率为99.6%,在7.2×7.2平方毫米的表面上,能够用染料写入1407542字节的数字信息。

总编辑圈点:

多年来,科学家们一直在探索使用不同的分子甚至合成DNA来存储信息,包括GIF、文本和音乐,结果却因这些技术的成本和读写速度缓慢等因素而受阻。由于其惊人的速度和低廉的成本,染料方法提供了一种诱人的替代方案。这一系统以每秒128位的平均速率写入信息,再以469位的速率读取信息——这被认为是所有分子信息存储方法中已知的最快读取速度。毫无疑问,像染料创新这样的数据存储方法,在21世纪将变得越来越重要。

责任编辑: 常丽君

科技日报     2021-10-15

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