211service.com
Herschrijfbaar holografisch geheugen
Door lasers te gebruiken om gegevens op microbiële eiwitten te etsen, hebben onderzoekers van de Universiteit van Connecticut mogelijk een manier aangetoond om herschrijfbaar holografisch geheugen te produceren. Holografisch geheugen slaat gegevens op in drie dimensies in plaats van twee en zou het ophalen van gegevens honderden keren sneller kunnen maken. De eerste holografische geheugensystemen zijn onlangs op de markt gekomen, maar ze beschikken nog niet over in realtime herschrijfbare schijven.
Eiwit membraan: Convergerende laserstralen etsen een interferentiepatroon of hologram op microbiële eiwitten die tussen twee glasplaten zijn verzegeld.
Onderzoekers aan de Universiteit van Connecticut, Storrs, onder leiding van Jeffrey Stuart , hoofd van het Nanobionics Research Center van het Institute of Materials Science van de universiteit, baseerde hun holografische opslagsysteem op opnieuw ontworpen versies van eiwitten die worden geproduceerd door bacterieachtige organismen die vaak worden aangetroffen in kwelders. Door simpelweg blauw licht op de eiwitten te laten schijnen, worden alle gegevens die erin zijn opgeslagen, gewist.
De technologie maakt gebruik van een evolutionaire aanpassing van de microbe Halobacterie , dat een lichtgevoelig membraaneiwit produceert wanneer de zuurstofconcentratie te laag wordt. Het eiwit, bekend als bacteriorodopsine, helpt het organisme zonlicht om te zetten in energie. Nadat het eiwit licht heeft geabsorbeerd, doorloopt het een reeks chemische toestanden, laat een proton vrij en reset zichzelf uiteindelijk.
Wanneer het eiwit zich in sommige van deze toestanden bevindt, kan het door zijn vermogen om licht te absorberen hologrammen vormen. In de natuurlijke omgeving duurt elk van de toestanden slechts kort: de hele cyclus duurt slechts 10 tot 20 milliseconden. Maar eerder onderzoek heeft aangetoond dat rood licht op het eiwit wanneer het het einde van zijn chemische cyclus nadert, het in een bruikbare staat kan dwingen - bekend als de Q-staat - die jaren kan duren.
multimedia
Bekijk een video over herschrijfbaar holografisch geheugen.
Het probleem is dat de Q-toestand moeilijk te produceren is in het natuurlijk voorkomende eiwit. Dus moleculair biologen van UConn, geleid door Robert Birge van de afdeling scheikunde, genetisch manipuleren Halobacterie zodat het een eiwit kan produceren dat gemakkelijker in de Q-toestand komt.
Om als onderdeel van een holografisch systeem te dienen, wordt het eiwit gesuspendeerd in een polymeergel. Een groene laserstraal wordt in tweeën gesplitst en één straal wordt gecodeerd met gegevens. De bundels worden vervolgens opnieuw gecombineerd in de gel, waardoor de eiwitten worden bedrukt met een interferentiepatroon dat de gegevens opslaat. Om de gegevens te lezen, zendt het systeem een enkele, minder krachtige, rode laserstraal terug door het interferentiepatroon. Een blauwe laser wist de gegevens.
Tim Harvey, CEO van Starzent, een bedrijf uit Fairfax, VA, dat wordt gefinancierd door het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency en een miniatuur holografische gegevensopslagschijf ontwikkelt, zegt dat op eiwit gebaseerde holografische media het potentieel hebben voor goedkope verwijderbare media die herschrijfbaar zijn. tot 10 miljoen keer. Het eiwit is extreem robuust, voegt hij eraan toe, en als de onderzoekers de juiste genetische variant vinden, kunnen de huidige ontwikkelingen in de biotechnologie helpen om snel grote hoeveelheden eiwit te produceren tegen lage kosten.
Holografische opslagapparaten in het algemeen, merkt Harvey op, zouden een groeiende kloof kunnen overbruggen tussen de capaciteit van opslagapparaten en de snelheid waarmee ze toegang krijgen tot gegevens. Als voorbeeld wijst hij erop dat het overbrengen van een bestand van 30 gigabyte bestaande uit een volledige high-definition film naar de harde schijf van een computer met de huidige technologie 30 tot 45 minuten kan duren. Holografische apparaten hebben het potentieel om die tijd terug te brengen tot minder dan 10 seconden.
Onder de mensen die geïnteresseerd zijn in de nieuwe ontwikkeling is Liz Murphy, vice-president marketing bij InPhase-technologieën in Longmont, CO, die een holografisch apparaat heeft gedemonstreerd met een opslagdichtheid van 500 gigabyte per vierkante inch en verschillende producten in de pijplijn heeft. Ten minste één potentieel voordeel is dat het uitwisbaar en herschrijfbaar is, wat zeldzaam is bij de momenteel beschikbare media, zegt Murphy over het apparaat van de UConn-onderzoekers. Een nadeel is echter dat de opname in het rood staat en blauw licht wordt gebruikt om de opnames te wissen.
Dat is een beperking omdat de opslagdichtheid doorgaans toeneemt met kortere golflengten, merkt ze op, wijzend op de ontwikkeling van cd- naar Blue-ray/HD-DVD-technologie. Dus het beperken van het gebruik van de bacteriële media tot rode golflengten zal het minder aantrekkelijk maken om te gebruiken voor dataopslagtoepassingen met hoge dichtheid.