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研究人员将法拉第标志性论文以数字方式存储在荧光染料中

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cnBeta.COM 2021-10-16 05:10

光盘、闪存驱动器和磁性硬盘驱动器只能存储几十年的数字信息,而且它们往往需要大量的能源来维持,这使得这些方法对于长期数据存储来说并不理想。因此,研究人员一直在研究使用分子作为替代品,最值得一提的是DNA数据存储。然而,这些方法有其自身的挑战,包括高合成成本和缓慢的读写速度。

根据发表在ACS中央科学杂志上的一篇新论文,哈佛大学研究人员已经开发出一种基于荧光染料混合物的数据存储方法,这些染料被印在环氧树脂表面的小点上。每个点上的染料混合物对信息进行编码,然后用荧光显微镜读取。研究人员已经通过这种方式存储了19世纪物理学家迈克尔-法拉第关于电磁学和化学的开创性论文。

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这种方法可以以较低的成本提供档案数据的存储。它提供了使用现有商业技术,喷墨打印和荧光显微镜进行长期数据存储的途径。具体来说,他们选择了七种不同颜色的市售荧光染料。为了"写入"信息,该团队使用喷墨打印机将混合荧光染料的溶液沉积到含有某些反应性氨基的环氧基材上。随后的反应形成了稳定的酰胺键,有效地将信息锁定在原处。

该团队根据特定染料的缺失或存在,将所有信息位转化为二进制的1和0。为了"读取"存储的信息,研究人员使用了一个荧光显微镜,能够同时检测染料的不同荧光发射波长。这显示了哪些染料存在,哪些不存在,使用户能够解码二进制信息。

Nagarkar等人成功地使用这些染料将1,407,542字节的数字信息以每秒128比特的平均速度写入7.2 x 7.2毫米的环氧树脂基质。然后他们以每秒469比特的速度"读取"存储的信息,准确率达到99.6%,是迄今为止报告的分子信息存储方法最快读取速度。更妙的是,他们能够读取1000次荧光数据而没有明显的损失。

据作者称,他们的数据存储方法与DNA数据存储或其他无机聚合物方法相比,拥有几个优势。例如,电力需求较少,而且该系统不会像磁带那样在潮湿的条件下失效。它更便宜,而且文件可以被更快地读取,因为读取过程是并行的而不是顺序的。使用荧光染料可能对金融和法律记录以及卫星数据特别有用,这些数据都需要长期存储。

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