Kemister vid Case Western Reserve University har hittat ett sätt att möjligen lagra digital data i hälften av det utrymme som dagens system kräver.

Från superdatorer till smartphones, mängden data som människor genererar och samlar in fortsätter att växa exponentiellt, och behovet av att lagra all information växer med det.

Datorer och andra digitala enheter driver och lagrar data med hjälp av en binär kod, vilket betyder två symboler - vanligtvis siffrorna 0 och 1 - representerar information. För att minska lagringsutrymmet, ingenjörer har traditionellt använt befintlig teknik men gjort den mindre.

Till exempel, en CD-skiva är gjord med en röd laser och en Blu-ray-skiva med en blå, mer fokuserad, laser som minskar storleken på symbolerna och avståndet mellan dem, ökande datatäthet.

Men enligt en ny studie publicerad i Journal of Materials Chemistry C , forskare vid Case Western Reserve visar hur vanligt använda polymerfilmer som innehåller två färgämnen optiskt kan lagra data i en kvartär (fyra-symbol) kod, potentiellt kräver ungefär hälften så mycket utrymme.

"Vi använder kemi istället för teknik för att ta itu med datalagring, men det är verkligen ett komplement till vad ingenjörer gör, sa Emily Pentzer, biträdande professor i kemi vid Case Western Reserve och studieförfattare. Hon arbetade med doktoranderna Peiran Wei och Bowen Li och forskningsassistenten Al de Leon i projektet.

Hur det fungerar

För att dra nytta av den kvartära lagringen, datorprogram skulle behöva skrivas i kvaternär kod istället för binär kod, som Pentzer sa skulle vara enkelt med det system de använde.

Istället för siffror, det optiska lagringssystemet använder frånvaron av färg och tre färger som produceras av färgämnena som symbolerna som representerar information.

Studien

Forskarna laddade en liten mängd - mindre än .4 viktprocent - av de två färgämnesmolekylerna i ett flexibelt ark av poly (metylmetakrylat), en polymerfilm som kallas PMMA. PMMA är klar och färglös i omgivande ljus och temperatur.

Ett färgämne, cyanosubstituerad oligo(p-fenylenvinylen) fluorescerar grönt när det utsätts för värme. Det andra färgämnet, o-nitrobensylester av bensoesyra, fluorescerar ultramarin när den utsätts för ultraviolett ljus. När de överlappande färgämnena utsätts för både värme och UV -ljus, de fluorescerar som cyan.

Pentzers team skrev kod genom att lägga metall- eller trämallar över den färgämnesinnehållande filmen, applicera sedan värme och ultraviolett ljus. De klippte ut sina mallar och använde kod med hjälp av faciliteter hos Case Western Reserves Larry Sears och Sally Zlotnick Sears think[box].

Resultat och nästa steg

De cirkulära symbolerna i mallen var var 300 mikrometer breda, med 200 mikrometer mellan dem. Koden visade sig vara hållbar, förblir läsbar även efter att filmen hade rullats, böjd, skriven på med permanent markör, nedsänkt i kokande vatten och halva ytan hade gnuggats bort med sandpapper.

Teamet undersöker nu användningen av specialiserade lasrar för att krympa den rumsliga upplösningen och därför öka datatätheten (tänk CD kontra Blu-ray).

De undersöker också om ett tredje färgämne kan läggas till som reagerar på olika stimuli och skiljer sig från de andra två. Om så är fallet, den färglösa filmen, plus alla tillgängliga färgkombinationer, skulle låta forskargruppen lagra data med hjälp av en eller sjusymbolskod, ytterligare krympande lagring.