Heutzutage können wir über kleine Computer in unserer Tasche auf das gesamte Wissen der Menschheit zugreifen. All diese Daten müssen irgendwo gespeichert werden, aber riesige Server nehmen viel physischen Platz ein und verbrauchen viel Energie. Harvard-Forscher haben ein neues System zum Lesen und Schreiben von Informationen mithilfe organischer Moleküle entwickelt, das möglicherweise über Tausende von Jahren stabil und funktionsfähig bleiben könnte.
DNA ist verständlicherweise das Werkzeug zum Speichern von Informationen in der natürlichen Welt – sie kann riesige Datenmengen in einem winzigen Molekül speichern, ist äußerst stabil und überlebt unter den richtigen Bedingungen Jahrtausende. Kürzlich haben Wissenschaftler diese Fähigkeit erforscht, indem sie Daten in der DNA von Bleistiftspitzen, in Sprühdosen und sogar durch das Verbergen von Daten in lebenden Bakterien aufzeichneten. Es gibt jedoch Hindernisse bei der Verwendung von DNA als Informationsträger; das Lesen und Schreiben von DNA bleibt ein recht komplexer und langsamer Prozess.
„Wir werden eine Strategie verwenden, die Ideen nicht direkt aus der Biologie übernimmt“, sagt Brian Cafferty, einer der Autoren der neuen Studie. „Stattdessen haben wir uns auf Techniken verlassen, die in der organischen und analytischen Chemie üblich sind, und einen Ansatz entwickelt, der kleine Moleküle mit niedrigem Molekulargewicht zur Kodierung von Informationen verwendet.“
Anstelle von DNA verwendeten die Forscher Oligopeptide, kleine Moleküle, die aus unterschiedlich vielen Aminosäuren bestehen. Die Basis für das neue Speichermedium ist eine Mikroplatte – eine Metallplatte mit 384 winzigen Zellen. In jede Zelle werden unterschiedliche Kombinationen von Oligopeptiden eingebracht, um ein Informationsbyte zu kodieren.
Der Mechanismus basiert auf einem binären System: Wenn ein bestimmtes Oligopeptid vorhanden ist, wird es als 1 gelesen, wenn nicht, dann als 0. Das bedeutet, dass der Code in jeder Zelle einen Buchstaben oder ein Pixel eines Bildes darstellen kann. Der Schlüssel zur Erkennung, welches Oligopeptid in einer Zelle vorhanden ist, ist seine Masse, die mit einem Massenspektrometer ermittelt werden kann.
In ihren Experimenten konnten die Forscher 400 KB an Informationen aufzeichnen, speichern und lesen, darunter ein Vorlesungsprotokoll, ein Foto und ein Bild. Nach Angaben des Teams betrug die durchschnittliche Schreibgeschwindigkeit acht Bit pro Sekunde und die Lesegeschwindigkeit 20 Bit pro Sekunde, mit einer Genauigkeit von 99,9 %.
Wissenschaftler sagen, dass das neue System mehrere Vorteile hat. Oligopeptide können über Hunderte oder Tausende von Jahren stabil sein, was sie zu einer idealen Wahl für die langfristige Archivierungsdatenspeicherung macht. Sie können auch mehr Daten auf kleinerem physischen Raum speichern, möglicherweise sogar mehr als DNA. Somit kann der gesamte Inhalt der New York Public Library in einem Teelöffel voll Protein konserviert werden.
Das System kann mit einer Vielzahl von Molekülen arbeiten und Daten schneller schreiben als seine DNA-basierten Gegenstücke, obwohl die Forscher zugeben, dass das Lesen recht langsam sein kann. In jedem Fall kann die Technologie in Zukunft durch bessere Techniken verbessert werden, beispielsweise durch den Einsatz von Tintenstrahldruckern zum Aufzeichnen von Daten und verbesserten Massenspektrometern zum Auslesen.
Die Studie wurde in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht .
Source: 3dnews.ru