Chemici van Case Western Reserve University hebben een manier gevonden om digitale gegevens mogelijk op te slaan in de helft van de ruimte die de huidige systemen nodig hebben.

Van supercomputers tot smartphones, de hoeveelheid data die mensen genereren en verzamelen blijft exponentieel groeien, en de behoefte om al die informatie op te slaan groeit mee.

Computers en andere digitale apparaten werken en slaan gegevens op met behulp van een binaire code, wat betekent dat twee symbolen - meestal de cijfers 0 en 1 - informatie vertegenwoordigen. Om opslagruimte te verminderen, ingenieurs hebben van oudsher bestaande technologie gebruikt, maar kleiner gemaakt.

Bijvoorbeeld, een compact disc wordt gemaakt met een rode laser en een Blu-ray disc met een blauwe, meer gefocust, laser die de grootte van de symbolen en de ruimte ertussen verkleint, toenemende datadichtheid.

Maar volgens een nieuwe studie gepubliceerd in de Journal of Materials Chemistry C , onderzoekers van Case Western Reserve laten zien hoe veelgebruikte polymeerfilms die twee kleurstoffen bevatten, gegevens optisch kunnen opslaan in een quaternaire (vier-symbool) code, mogelijk ongeveer de helft van de ruimte nodig.

"We gebruiken chemie in plaats van techniek om gegevensopslag aan te pakken, maar het is echt een aanvulling op wat ingenieurs doen, " zei Emily Pentzer, assistent-professor scheikunde bij Case Western Reserve en studieauteur. Ze werkte samen met promovendi Peiran Wei en Bowen Li en onderzoeksassistent Al de Leon aan het project.

Hoe het werkt

Om te profiteren van de quaternaire opslag, computerprogramma's zouden in quaternaire code moeten worden geschreven in plaats van in binaire code, waarvan Pentzer zei dat het gemakkelijk zou zijn met het systeem dat ze gebruikten.

In plaats van cijfers, het optische opslagsysteem gebruikt de afwezigheid van kleur en drie kleuren die door de kleurstoffen worden geproduceerd als symbolen die informatie vertegenwoordigen.

De studie

De onderzoekers laadden een kleine hoeveelheid - minder dan 0,4 gewichtsprocent - van de twee kleurstofmoleculen in een flexibel vel poly(methylmethacrylaat), een polymeerfilm genaamd PMMA. PMMA is helder en kleurloos bij omgevingslicht en temperatuur.

een kleurstof, cyano-gesubstitueerde oligo (p-fenyen vinyleen) fluoresceert groen bij blootstelling aan hitte. De tweede kleurstof, o-nitrobenzylester van benzoëzuur, fluoresceert ultramarijn bij blootstelling aan ultraviolet licht. Wanneer de overlappende kleurstoffen worden blootgesteld aan zowel warmte als UV-licht, ze fluoresceren als cyaan.

Het team van Pentzer schreef code door metalen of houten sjablonen over de kleurstofhoudende film te leggen, vervolgens warmte en ultraviolet licht toepassen. Ze sneden hun sjablonen en pasten code toe met behulp van faciliteiten bij Case Western Reserve's Larry Sears en Sally Zlotnick Sears think[box].

Resultaten en volgende stappen

De cirkelvormige symbolen in de sjabloon waren elk 300 micrometer breed, met 200 micrometer ertussen. De code bleek duurzaam, leesbaar blijven, zelfs nadat de film was gerold, krom, beschreven met permanent marker, ondergedompeld in kokend water en de helft van het oppervlak was weggewreven met schuurpapier.

Het team onderzoekt nu het gebruik van gespecialiseerde lasers om de ruimtelijke resolutie te verkleinen en daardoor de gegevensdichtheid te vergroten (denk aan cd versus Blu-ray).

Ze onderzoeken ook of er een derde kleurstof kan worden toegevoegd die op verschillende stimuli reageert en zich onderscheidt van de andere twee. Als, de kleurloze film, plus alle beschikbare kleurencombinaties, zou het onderzoeksteam in staat stellen om gegevens op te slaan met behulp van een zevental, of zeven-symboolcode, verder krimpen van de opslag.