15.10.2021 - Harvard University

Investigadores de Harvard utilizan tintes para almacenar datos

El método de tintura de los químicos promete el almacenamiento de datos a largo plazo - Miles de años o más

En la era digital, cada byte de datos debe almacenarse en algún lugar, y preferiblemente durante mucho tiempo. Esto último es un gran problema cuando se trata de sistemas de almacenamiento de datos, que suelen durar menos de 20 años. Un grupo de químicos de Harvard está tratando de resolver este problema con una innovación que se asemeja a pequeñas gotas de tinta.

En un nuevo artículo publicado en ACS Central Science, los investigadores del laboratorio de George Whitesides describen un novedoso método de almacenamiento que utiliza mezclas de siete tintes fluorescentes disponibles en el mercado para almacenar archivos. Los tintes se dejan caer desde una impresora de inyección de tinta y se leen con un microscopio que puede detectar las diferentes longitudes de onda de la luz que emite cada tinte. A continuación, los investigadores descodifican el mensaje binario de las moléculas para convertirlo en documentos, libros, fotos, vídeos o cualquier otra cosa que pueda almacenarse digitalmente.

En teoría, los datos pueden almacenarse durante mucho tiempo, miles de años o más. La larga duración del almacenamiento de datos moleculares es mejor que la de los actuales medios de almacenamiento de datos, como las unidades flash, los Blu-rays, las tiras de memoria magnética y las unidades de ordenador, que pueden almacenar información durante 40 años como máximo, tienen estrictas limitaciones de tamaño y son vulnerables a los daños causados por el agua y la piratería. Otro defecto de los métodos tradicionales de almacenamiento es que consumen mucha energía. La nube también tiene un límite de almacenamiento, requiere enormes y costosos servidores físicos y es naturalmente propensa a la intrusión.

"Este método podría facilitar el acceso a los datos de archivo a bajo coste", afirma Amit A. Nagarkar, uno de los autores principales del estudio, que fue investigador postdoctoral en el laboratorio de Whitesides. "[Da] acceso al almacenamiento de datos a largo plazo utilizando tecnologías comerciales existentes: impresión de chorro de tinta y microscopía de fluorescencia".

El método del tinte podría ser especialmente útil para la información cuyo almacenamiento está regulado -por ejemplo, los registros financieros y legales- y en casos en los que el almacenamiento a largo plazo es crucial, como los datos de los satélites. Los tintes viven fuera de la Internet pirateable, son relativamente baratos de producir y no se pueden leer sin un microscopio especial. Una vez registrados los datos, la tecnología deja de consumir energía.

Las moléculas de colorante se dejan caer sobre una superficie de resina epoxi, a la que se unen químicamente para retener la información. Para traducir los bits de información de los distintos tintes, los investigadores utilizaron el American Standard Code for Information Interchange. Cada número, letra y píxel de los datos que quieren almacenar está representado por un grupo de unos y ceros en función de la presencia o ausencia de un determinado colorante. El microscopio de fluorescencia que utilizan detecta la presencia o ausencia de las moléculas de colorante. Si saben qué tintes están presentes, pueden descifrar el mensaje binario. Los investigadores informan de que la información puede leerse con una precisión del 99,6%. En una superficie de 7,2 por 7,2 milímetros, fueron capaces de escribir 1.407.542 bytes de información digital utilizando los tintes.

Harvard ha concedido la licencia de la tecnología a una nueva empresa de almacenamiento de datos digitales cofundada por Nagarkar, Whitesides, catedrático de la Universidad Woodford L. y Ann A. Flowers, y los antiguos postdoctorales Michael Fink y Alexei Ten para convertir los métodos en un producto comercial. La empresa aún está en sus inicios y busca oportunidades para asociarse con proveedores de almacenamiento de datos.

El último trabajo se basa en otro anterior del laboratorio de Whitesides, en el que los investigadores utilizaron péptidos para almacenar información digital.

Durante años, los científicos han explorado el uso de diferentes moléculas e incluso de ADN sintético para almacenar información, incluyendo GIFs, texto y música, y han fracasado debido a factores como el coste y la lentitud de lectura y escritura de estas tecnologías. El método del tinte ofrece una alternativa tentadora porque es rápido y barato. El sistema escribe información a una velocidad media de 128 bits por segundo y la lee a una velocidad de 469, lo que se cree que es la velocidad de lectura más rápida de la que se tiene constancia en cualquier método de almacenamiento de información molecular.

Para demostrarlo, los investigadores almacenaron un artículo fundamental de Michael Faraday junto con una imagen JPEG del físico y químico inglés del siglo XIX. Eligieron a Faraday por su trabajo fundamental sobre el electromagnetismo y la química, que allanó el camino de la electricidad como tecnología práctica y acabó conduciendo a la era moderna de la información, dijo Samuel Root, investigador postdoctoral en el laboratorio de Whitesides y coautor del presente trabajo.

Los investigadores creen que los métodos de almacenamiento de datos, como la innovación en los tintes, serán cada vez más importantes en el siglo XXI. "En el futuro, necesitaremos almacenar grandes cantidades de datos a medida que nuestra sociedad se transforme en una sociedad digital", dijo Nagarkar.

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