La méthode de teinture des chimistes est prometteuse pour le stockage de données à long terme

Des chercheurs de Harvard utilisent des colorants pour stocker des données

Amit Nagarkar a aidé à développer un système de stockage de données qui utilise des colorants fluorescents. Crédit : Kris Snibbe/Personnel de Harvard

À l’ère numérique, chaque octet de données doit aller quelque part et de préférence y rester longtemps. Cette dernière partie est un problème majeur lorsqu’il s’agit de systèmes de stockage de données, qui durent généralement moins de 20 ans. Un groupe de chimistes de Harvard essaie de résoudre le problème avec une innovation qui ressemble à de minuscules gouttes d’encre.

Dans un nouveau papier en ACS Science centrale, des chercheurs du laboratoire George Whitesides décrivent une nouvelle approche de stockage qui utilise des mélanges de sept colorants fluorescents disponibles dans le commerce pour enregistrer des fichiers de données. Les colorants sont déposés par une imprimante à jet d’encre et lus avec un microscope qui peut détecter les différentes longueurs d’onde de lumière émises par chaque colorant. Les chercheurs décodent ensuite le message binaire dans les molécules en documents, livres, photos, vidéos ou tout autre élément pouvant être stocké numériquement.

Théoriquement, les données peuvent être sauvegardées pendant très longtemps, des milliers d’années ou plus. La longue durée des options de stockage de données moléculaires est supérieure à celle des périphériques multimédias actuels pour le stockage de données, tels que les lecteurs flash, les disques Blu-ray, les bandes de mémoire magnétique et les lecteurs d’ordinateur, qui peuvent stocker des informations pendant 40 ans au plus, ont des limites de taille, et sont sensibles aux dégâts d’eau et au piratage. Un autre inconvénient des procédés de stockage traditionnels est qu’ils engloutissent de l’énergie. Même le cloud a une limite de stockage, nécessite des serveurs physiques énormes et coûteux et est, bien sûr, susceptible d’être violé.

« Cette méthode pourrait fournir un accès au stockage de données d’archives à faible coût », a déclaré Amit A. Nagarkar, co-auteur principal de l’article, qui a mené la recherche en tant que stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Whitesides. « [It] permet d’accéder au stockage de données à long terme à l’aide des technologies commerciales existantes : l’impression à jet d’encre et la microscopie à fluorescence. »

La méthode du colorant pourrait être particulièrement utile avec des informations dont le stockage est réglementé (enregistrements financiers et juridiques, par exemple) et dans les cas où le stockage à long terme est crucial, comme avec les données satellitaires. Les colorants vivent en dehors de l’Internet piratable, sont relativement bon marché à produire et ne peuvent pas être lus sans un microscope spécial. La technique n’utilise aucune énergie une fois les données enregistrées.

Les chercheurs utilisent des colorants pour stocker des données

Nagarkar affiche de minuscules molécules de colorant utilisées pour stocker des informations. Crédit : Université de Harvard

Les molécules de colorant sont déposées sur une surface époxy à laquelle elles se lient chimiquement, bloquant les informations en place. Pour traduire les bits d’information dans les différents colorants, les chercheurs ont utilisé l’American Standard Code for Information Interchange. Chaque chiffre, lettre et pixel des données qu’ils souhaitent stocker est représenté par un groupe de uns et de zéros, selon qu’un colorant particulier est absent ou présent. Le microscope à fluorescence qu’ils utilisent détecte la présence ou l’absence des molécules de colorant. Sachant quels colorants sont présents, ils peuvent décoder le message binaire. Les chercheurs rapportent que les informations peuvent être lues avec une précision de 99,6%, et dans une surface de 7,2 sur 7,2 millimètres, ils ont pu écrire 1 407 542 octets d’informations numériques avec les colorants.

Harvard a concédé sous licence la technologie à une nouvelle société de stockage de données numériques cofondée par Nagarkar, Whitesides, le professeur de l’Université Woodford L. et Ann A. Flowers, et les anciens post-doctorants Michael Fink et Alexei Ten, pour développer les méthodes en un produit commercial. Encore à ses débuts, la société poursuit des opportunités de partenariats avec des fournisseurs de stockage de données.

Le récent article s’appuie sur des travaux antérieurs du laboratoire Whitesides dans lesquels les chercheurs ont utilisé des peptides pour stocker des informations numériques.

Pendant des années, les scientifiques ont exploré l’utilisation de différentes molécules et même de l’ADN synthétique pour stocker des informations, notamment des GIF, du texte et de la musique, mais ont été contrecarrés par des facteurs tels que le coût et les vitesses de lecture et d’écriture lentes de ces technologies. La méthode de teinture offre une alternative alléchante en raison de sa rapidité et de son coût. Le système écrit des informations à une vitesse moyenne de 128 bits par seconde et les lit à une vitesse de 469. On pense que c’est la vitesse de lecture la plus rapide de toutes les méthodes de stockage d’informations moléculaires.

À titre de démonstration, les chercheurs ont conservé un article fondateur de Michael Faraday, ainsi qu’une image JPEG du physicien et chimiste anglais du XIXe siècle. Ils ont choisi Faraday en raison de ses travaux fondamentaux sur l’électromagnétisme et la chimie, qui ont ouvert la voie à l’utilité de l’électricité en tant que technologie pratique et ont finalement conduit à l’ère moderne de l’information, a déclaré Samuel Root, chercheur postdoctoral au laboratoire de Whitesides et co- auteur de l’article en cours.

Les chercheurs pensent que les méthodes de stockage de données telles que l’innovation des colorants deviendront de plus en plus importantes au 21e siècle. « À l’avenir, nous devrons stocker de grandes quantités de données à mesure que notre société passera à une société numérique », a déclaré Nagarkar.


Stockage des données sous forme de mélanges de colorants fluorescents


Plus d’information:
Stockage et lecture d’informations dans des mélanges de molécules fluorescentes, ACS Science centrale, pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.1c00728

Fourni par l’Université Harvard

Cette histoire est publiée avec l’aimable autorisation de la Harvard Gazette, le journal officiel de l’Université de Harvard. Pour des nouvelles universitaires supplémentaires, visitez Harvard.edu.

Citation: La méthode de teinture des chimistes est prometteuse pour le stockage de données à long terme (2021, 13 octobre) récupéré le 13 octobre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-10-chemists-dye-method-long-term-storage. html

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