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Memoria olografica riscrivibile
Utilizzando i laser per incidere i dati su proteine microbiche, i ricercatori dell'Università del Connecticut potrebbero aver dimostrato un modo per produrre memoria olografica riscrivibile. La memoria olografica memorizza i dati in tre dimensioni anziché in due e potrebbe rendere il recupero dei dati centinaia di volte più veloce. I primi sistemi di memoria olografica sono recentemente arrivati sul mercato, ma non dispongono ancora di dischi riscrivibili in tempo reale.
Membrana proteica: I raggi laser convergenti incidono uno schema di interferenza, o ologramma, su proteine microbiche sigillate tra due lastre di vetro.
Ricercatori dell'Università del Connecticut, Storrs, guidati da Jeffrey Stuart , capo del Nanobionics Research Center presso l'Istituto di scienza dei materiali dell'università, ha basato il proprio sistema di stoccaggio olografico su versioni riprogettate di proteine prodotte da organismi simili a batteri che si trovano comunemente nelle paludi salmastre. Semplicemente illuminando la luce blu sulle proteine cancella tutti i dati memorizzati in esse.
La tecnologia sfrutta un adattamento evolutivo del microbio alobatterio , che produce una proteina di membrana sensibile alla luce quando le concentrazioni di ossigeno diventano troppo basse. La proteina, nota come batteriorodopsina, aiuta l'organismo a convertire la luce solare in energia. Dopo che la proteina ha assorbito la luce, attraversa una serie di stati chimici, rilascia un protone e infine si ripristina.
Quando la proteina si trova in alcuni di questi stati, la sua capacità di assorbire la luce le consente di formare ologrammi. Nell'ambiente naturale, ciascuno degli stati dura solo brevemente: l'intero ciclo dura solo da 10 a 20 millisecondi. Ma ricerche precedenti hanno dimostrato che illuminare la proteina con una luce rossa mentre si avvicina alla fine del suo ciclo chimico può costringerla in uno stato utile, noto come stato Q, che può durare per anni.
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Il problema è che lo stato Q è difficile da produrre nella proteina naturale. Quindi i biologi molecolari della UConn, guidati da Robert Birge del dipartimento di chimica, stanno manipolando geneticamente alobatterio in modo che possa produrre una proteina che entra più facilmente nello stato Q.
Per servire come parte di un sistema olografico, la proteina è sospesa in un gel polimerico. Un raggio laser verde viene diviso in due e un raggio viene codificato con i dati. I fasci vengono quindi ricombinati nel gel, imprimendo alle proteine uno schema di interferenza che memorizza i dati. Per leggere i dati, il sistema invia un singolo raggio laser rosso a bassa potenza attraverso il modello di interferenza. Un laser blu cancella i dati.
Tim Harvey, CEO di Starzent, una società di Fairfax, VA, finanziata dalla US Defense Advanced Research Projects Agency e che sta sviluppando un'unità di archiviazione dati olografica in miniatura, afferma che i supporti olografici a base di proteine hanno il potenziale per la riscrittura di supporti rimovibili a basso costo fino a 10 milioni di volte. La proteina è estremamente robusta, aggiunge, e se i ricercatori trovano la giusta variante genetica, gli attuali progressi della biotecnologia potrebbero aiutare a produrre rapidamente grandi quantità di proteine a basso costo.
I dispositivi di archiviazione olografici in generale, osserva Harvey, potrebbero colmare un divario crescente tra la capacità dei dispositivi di archiviazione e la velocità con cui accedono ai dati. Ad esempio, sottolinea che il trasferimento di un file da 30 gigabyte comprendente un film ad alta definizione a figura intera sul disco rigido di un computer può richiedere dai 30 ai 45 minuti utilizzando la tecnologia attuale. I dispositivi olografici hanno il potenziale per ridurre quel tempo a meno di 10 secondi.
Tra le persone interessate al nuovo sviluppo c'è Liz Murphy, vicepresidente del marketing di Tecnologie InPhase a Longmont, CO, che ha dimostrato un dispositivo olografico con una densità di archiviazione di 500 gigabyte per pollice quadrato e ha diversi prodotti in cantiere. Almeno un potenziale vantaggio è che è cancellabile e riscrivibile, il che è raro tra i media attualmente disponibili, dice Murphy del dispositivo dei ricercatori UConn. Tuttavia, uno svantaggio è che la registrazione è in rosso e la luce blu viene utilizzata per cancellare le registrazioni.
Questa è una limitazione perché la densità di archiviazione in genere aumenta con lunghezze d'onda più corte, osserva, indicando la progressione dalla tecnologia CD alla tecnologia Blue-ray/HD-DVD. Quindi, limitare l'uso dei media batterici alle lunghezze d'onda rosse renderà meno attraente l'uso per applicazioni di archiviazione dati ad alta densità.