Met behulp van een nieuwe moleculaire data-opslagtechniek, onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin hebben een citaat uit de klassieke roman Mansfield Park van Jane Austen gecodeerd in een reeks oligomeren, die een derde partij kon teruglezen zonder voorkennis van de structuren die de passage codeerden. De bevindingen, gepubliceerd op 21 april in het tijdschrift Celrapporten Fysische Wetenschap , illustreren een methode om gegevens te coderen die een grotere informatiedichtheid mogelijk maakt dan op DNA gebaseerde benaderingen en die afhankelijk is van urethaanachtige kunststoffen - zeer toegankelijke en structureel aanpasbare chemische grondstoffen - in plaats van nucleïnezuren.

"Dit werk is een nieuwe stap in de richting van het langetermijndoel van het gebruik van synthetische sequentiegedefinieerde polymeren voor informatieopslag, " zegt Eric Anslyn, een professor scheikunde aan de Universiteit van Texas in Austin en een auteur van de studie. "Het zet de toon en inspireert hopelijk verder werk naar het praktische gebruik van moleculen om informatie nuttig op te slaan."

Terwijl de samenleving enorme hoeveelheden gegevens produceert, wetenschappers zijn voortdurend op zoek naar dichte, duurzaam, en kosteneffectieve manieren om informatie op te slaan. Moleculaire benaderingen bieden een bijzonder aantrekkelijke oplossing omdat ze informatie met veel hogere dichtheden kunnen vasthouden dan toonaangevende op silicium gebaseerde technologieën.

"In theorie, elke vorm van informatie kan worden gecodeerd in polymeren, ", zegt Anslyn. "In praktische termen, we hebben boeken en foto's gezien, onder andere, opgeslagen in moleculen."

Echter, ondanks hun enorme informatieopslagpotentieel, polymeren zoals kunststoffen ontbraken voldoende goedkoop, efficiënt, en grootschalige reproduceerbare benaderingen van het "schrijven" en "lezen" van informatie.

Om deze uitdagingen te overwinnen, Samuel Dahlhauser, een onderzoeker aan de Universiteit van Texas, en collega's codeerden een geselecteerde passage uit Mansfield Park in een reeks oligourethanen met behulp van een nieuwe techniek. De passage luidt:"Als één schema van geluk faalt, de menselijke natuur wendt zich tot een ander; als de eerste berekening fout is, we maken een seconde beter:we vinden ergens troost."

"Deze specifieke passage is gekozen omdat we vonden dat het verheffend was in deze moeilijke tijden, en het is gemakkelijk te begrijpen zonder de context in het boek, ', zegt Dahlhauser.

Eerst, de onderzoekers hebben de tekst gecomprimeerd tot een bitstring (een reeks binaire cijfers) met behulp van een algoritme voordat ze het omzetten in het hexadecimale cijfersysteem, die uit 16 symbolen bestaat en waarmee computers grote reeksen met binaire cijfers kunnen ordenen. De hexadecimale reeks van 158 tekens werd vervolgens gesynthetiseerd tot 18 oligourethanen, elk 10 monomeren lang. Om de vers gecodeerde informatie te decoderen, de onderzoekers werkten achteruit. Ze hebben de oligomeren gesequenced door zelfverbranding te gebruiken, waarbij de verbindingen spontaan uiteenvallen in monomeren door een cascade van reacties, en voerde de sequencing-gegevens in de decodersoftware in, die de moleculen toegewezen aan hun overeenkomstige hexadecimale tekens. uiteindelijk, het team slaagde erin de volledig intacte passage met volledige nauwkeurigheid te reproduceren.

Om de techniek verder te verifiëren, de onderzoekers vroegen een collega die niet bij het project was aangesloten om het gecodeerde materiaal te "lezen" door een reeks instructies te volgen. De deelnemer ontcijferde alle tekens op twee na correct bij zijn eerste poging en, wanneer een licht gewijzigde reeks instructies wordt gegeven, ontcijferde correct alle monomeren bij zijn tweede poging.

"Ons toekomstige werk zal zich richten op de foutenpercentages bij het lezen en schrijven, evenals de beperkingen van oligourethanen als medium voor informatieopslag, "zegt Anslyn. "Evenzo, we hopen de snelle karakteriseringstechnieken die hier worden gepresenteerd te gebruiken om hun toepassingen in zelfassemblage te verkennen, combinatorische chemie, en katalyse."