Omskrivbart holografiskt minne

Genom att använda lasrar för att etsa data på mikrobiella proteiner kan forskare vid University of Connecticut ha visat ett sätt att producera omskrivbart holografiskt minne. Holografiskt minne lagrar data i tre dimensioner istället för två och kan göra datahämtning hundratals gånger snabbare. De första holografiska minnessystemen har nyligen kommit ut på marknaden, men de har ännu inte skivor som kan skrivas om i realtid.



Proteinmembran: Konvergerande laserstrålar etsar ett interferensmönster, eller hologram, på mikrobiella proteiner tätade mellan två glasplattor.

Forskare vid University of Connecticut, Storrs, under ledning av Jeffrey Stuart , chef för Nanobionics Research Center vid universitetets Institute of Materials Science, baserade sitt holografiska lagringssystem på omarbetade versioner av proteiner som producerats av bakterieliknande organismer som vanligtvis finns i saltkärr. Att helt enkelt lysa blått ljus på proteinerna raderar all data som lagras i dem.





nasa såg precis något komma ut ur ett svart hål

Tekniken utnyttjar en evolutionär anpassning av mikroben Halobacterium , som producerar ett ljuskänsligt membranprotein när koncentrationerna av syre blir för låga. Proteinet, känt som bakteriohodopsin, hjälper organismen att omvandla solljus till energi. Efter att proteinet absorberar ljus, cirkulerar det genom en serie kemiska tillstånd, frigör en proton och återställer sig till slut.

new jersey excelsior pass

När proteinet är i några av dessa tillstånd, gör dess förmåga att absorbera ljus det att det kan bilda hologram. I den naturliga miljön varar var och en av tillstånden bara kort: hela cykeln tar bara 10 till 20 millisekunder. Men tidigare forskning har visat att ett rött ljus på proteinet när det närmar sig slutet av dess kemiska cykel kan tvinga det till ett användbart tillstånd – känt som Q-tillståndet – som kan pågå i flera år.

Multimedia

  • Se en video om omskrivbart holografiskt minne.

Problemet är att Q-tillståndet är svårt att producera i det naturligt förekommande proteinet. Så molekylärbiologer vid UConn, ledda av Robert Birge av kemiavdelningen, är genetiskt manipulerande Halobacterium så att den kan producera ett protein som lättare går in i Q-tillståndet.



För att tjäna som en del av ett holografiskt system suspenderas proteinet i en polymergel. En grön laserstråle delas i två och en stråle är kodad med data. Strålarna återkombineras sedan i gelén, vilket präglar proteinerna med ett interferensmönster som lagrar data. För att läsa data skickar systemet en enda röd laserstråle med lägre effekt genom interferensmönstret. En blå laser raderar data.

en ful sanningsbok

Tim Harvey, VD för Starzent, ett företag i Fairfax, VA, som finansieras av US Defense Advanced Research Projects Agency och som håller på att utveckla en holografisk datalagringsenhet i miniatyr, säger att proteinbaserade holografiska medier har potentialen att kunna skriva om till låga kostnader. upp till 10 miljoner gånger. Proteinet är extremt robust, tillägger han, och om forskarna hittar rätt genetisk variant kan nuvarande framsteg inom bioteknik hjälpa till att snabbt producera stora mängder av proteinet till en låg kostnad.

Holografiska lagringsenheter i allmänhet, konstaterar Harvey, kan överbrygga en växande klyfta mellan lagringsenheternas kapacitet och den hastighet med vilken de kommer åt data. Som ett exempel påpekar han att det kan ta 30 till 45 minuter att överföra en 30-gigabyte-fil bestående av en fullängds högupplöst film till en dators hårddisk med nuvarande teknik. Holografiska enheter har potential att minska den tiden till mindre än 10 sekunder.

Bland de personer som är intresserade av den nya utvecklingen finns Liz Murphy, vice vd för marknadsföring på InPhase Technologies i Longmont, CO, som har demonstrerat en holografisk enhet med en lagringstäthet på 500 gigabyte per kvadrattum och har flera produkter på gång. Åtminstone en potentiell fördel är att den är raderbar och omskrivbar, vilket är sällsynt bland för närvarande tillgängliga medier, säger Murphy om UConn-forskarnas enhet. En nackdel är dock att inspelningen är i rött och blått ljus används för att radera inspelningarna.



Det är en begränsning eftersom lagringstätheten vanligtvis ökar med kortare våglängder, noterar hon och pekar på utvecklingen från CD till Blue-ray/HD-DVD-teknik. Så att begränsa användningen av bakteriemedier till röda våglängder kommer att göra det mindre attraktivt att använda för datalagringsapplikationer med hög densitet.

Dölj