Jane Austen -citat kodet i en polymer

Ved hjælp af en ny molekylær datalagringsteknik, forskere ved University of Texas i Austin har kodet et citat fra Jane Austens klassiske roman Mansfield Park i en række oligomerer, som en tredjepart kunne læse tilbage uden forudgående kendskab til de strukturer, der koder for passagen. Fundene, offentliggjort 21. april i tidsskriftet Cellerapporter Fysisk videnskab , illustrere en metode til kodning af data, der giver mulighed for større informationstæthed end DNA-baserede tilgange, og som er afhængig af urethanlignende plast-meget tilgængeligt og strukturelt modificerbart kemisk råstof-i stedet for nukleinsyrer.

"Dette arbejde er endnu et skridt mod det langsigtede mål om at bruge syntetiske sekvensdefinerede polymerer til opbevaring af oplysninger, "siger Eric Anslyn, en kemiprofessor ved University of Texas i Austin og en forfatter til undersøgelsen. "Det sætter scenen og inspirerer forhåbentlig til yderligere arbejde hen imod praktisk brug af molekyler til nyttig lagring af information."

Mens samfundet udvinder enorme mængder data, forskere søger konstant tæt, holdbar, og omkostningseffektive måder at gemme information på. Molekylære tilgange tilbyder en særligt tiltalende løsning, fordi de kan bevare oplysninger ved langt højere densiteter end førende siliciumbaserede teknologier.

"I teorien, enhver form for information kan kodes i polymerer, "siger Anslyn." Rent praktisk, vi har set bøger og billeder, blandt mange andre ting, lagret i molekyler. "

Imidlertid, trods deres enorme informationslagringspotentiale, polymerer såsom plast har manglet tilstrækkeligt billige, effektiv, og i stor skala reproducerbare tilgange til "skrivning" og "læsning" af information.

For at overvinde disse udfordringer, Samuel Dahlhauser, en forsker ved University of Texas, og kolleger kodede en valgt passage fra Mansfield Park ind i en række oligourethaner ved hjælp af en ny teknik. Stykket lyder:"Hvis en plan for lykke mislykkes, den menneskelige natur vender sig til en anden; hvis den første beregning er forkert, vi gør et sekund bedre:vi finder trøst et sted. "

"Denne særlige passage blev valgt, fordi vi følte, at den var opløftende i disse prøvende tider, og det er let at forstå uden konteksten i bogen, ”siger Dahlhauser.

Først, forskerne komprimerede teksten til en bitstreng (en sekvens af binære cifre) ved hjælp af en algoritme, før den konverteres til det hexadecimale talsystem, som består af 16 symboler og gør computere i stand til at organisere store binære cifre strenge. Den hexadecimale streng på 158 tegn blev derefter syntetiseret til 18 oligourethaner, hver 10 monomerer lang. For at afkode de nyligt kodede oplysninger, forskerne arbejdede baglæns. De sekventerede oligomerer ved at bruge selvforklaring, hvor forbindelserne spontant fragmenteres til monomerer gennem en kaskade af reaktioner, og indførte sekventeringsdataene i dekoder -software, som tildelte molekylerne deres tilsvarende hexadecimale tegn. Ultimativt, det lykkedes teamet at gengive den helt intakte passage med fuldstændig nøjagtighed.

For yderligere at verificere teknikken, forskerne bad en kollega, der ikke var tilknyttet projektet, om at "læse" det kodede materiale ved at følge et sæt instruktioner. Deltageren tykkede alle undtagen to tegn korrekt i sit første forsøg og, når der gives et let modificeret sæt instruktioner, dechiffreret alle monomerer korrekt ved sit andet forsøg.

"Vores fremtidige arbejde vil behandle fejlprocenterne i læsning og skrivning, samt begrænsningerne af oligourethaner som et medium til opbevaring af oplysninger, "siger Anslyn." Ligeledes vi håber at kunne udnytte de hurtige karakteriseringsteknikker, der præsenteres her, til at udforske deres applikationer i selvsamling, kombinatorisk kemi, og katalyse. "