Informatie kun je opslaan op een harde schijf of USB-stick, maar sinds kort is er ook een andere mogelijkheid: moleculen. Amerikaanse onderzoekers hebben deze techniek toegepast om een citaat uit de roman Mansfield Park van Jane Austen op plasticmoleculen vast te leggen.

De mensheid verzamelt almaar meer data. Om dat allemaal op te slaan, zoeken wetenschappers naar compacte, energiezuinige en duurzame vormen van dataopslag.

‘Moleculaire informatieopslag is een aantrekkelijk alternatief voor de huidige, op silicium gebaseerde technologie’, mailt Sam Dahlhauser van de University of Texas in de VS. ‘De informatiedichtheid is namelijk enkele ordes van grootte hoger en de levensduur is langer.’

Een extreme vorm van encryptie kan het privacyprobleem van big data oplossen
LEES OOK
Een extreme vorm van encryptie kan het privacyprobleem van big data oplossen

Een harde schijf gaat gemiddeld drie tot vijf jaar mee. Moleculaire informatieopslag heeft waarschijnlijk een levensduur van ruim tien tot twintig jaar, schrijven de onderzoekers.

Een moleculair dataopslagmedium dat al langer onderzocht wordt, is DNA. De nieuwe techniek – die gebruik maakt van molecuulketens in een plastic – belooft echter een hogere opslagcapaciteit en langere levensduur dan DNA.

Hexadecimale moleculaire code

De huidige digitale systemen slaan informatie op in de vorm van enen en nullen. Een bepaalde reeks enen en nullen codeert dan voor bepaalde informatie. Volgens de veelgebruikte ASCII-codering is de letter N bijvoorbeeld 01001110 en de letter S 01010011.

Voor hun dataopslag gebruikten de onderzoekers het compactere hexadecimale systeem, dat zestien tekens heeft. Die tekens worden weergegeven als de getallen 0 tot en met 9 en de eerste zes letters van het alfabet (A – F). Volgens deze codering kun je de N bijvoorbeeld weergeven als 4E. De informatie die de Amerikaanse onderzoekers wilden opslaan, herschreven ze aan de hand van een slimme hexadecimale code.

De zestien tekens werden in de moleculaire opslag weergegeven door zestien monomeren. Dit zijn kleine moleculen die je als een ketting aan elkaar kunt rijgen tot grotere moleculen, genaamd polymeren. Plactic bestaat uit zulke polymeren.

Opslaan en uitlezen

De zin die de onderzoekers opsloegen in plastic-moleculen was: ‘If one scheme of happiness fails, human nature turns to another; if the first calculation is wrong, we make a second better: we find comfort somewhere.’ Dit is een citaat uit het boek Mansfield Park van Jane Austen.

‘Deze specifieke passage is gekozen omdat we vonden dat het opbeurend is in deze moeilijke tijden, en het is gemakkelijk te begrijpen zonder de context in het boek’, zegt Dahlhauser.

Om dit citaat op te slaan, gebruikten de onderzoekers achttien plasticpolymeren die elk uit tien monomeren bestonden. Om te voorkomen dat de moleculen (en dus de letters) door elkaar gingen lopen, hadden ze een soort bord met kuiltjes. De moleculen legden ze in de juiste zinsvolgorde in opeenvolgende kuiltjes.

De moleculair gecodeerde tekst gaven de onderzoekers aan een collega die niet bij het project betrokken was. Met behulp van duidelijke instructies en de bijgeleverde software lukte het de collega om de zin volledig te ontrafelen.

Om de moleculaire dataopslag uit te lezen, moeten de polymeerketens nog wel uit elkaar gehaald worden. Dit betekent dat de plasticmoleculen bij het uitlezen kapotgaan. Je kunt de tekst daarom maar één keer uitlezen. Een oplossing is om meer van de plasticmoleculen te maken als je de data opslaat. Dahlhauser: ‘We kunnen volumes samenstellen die groot genoeg zijn om, indien nodig, de dataopslag vele malen te kunnen uitlezen.’

Citaat van Jane Austen’s Mansfield Park, geschreven in plastic-moleculen. Bron: Sarah Moor