Перезаписываемая биологическая голографическая память

Исследователи из Университета Коннектикута в Соединенных Штатах обнаружили, что с помощью лазеров для травления данных о микробных белках можно создать стираемую голографическую память. Голографическая память хранит данные в трехмерном пространстве вместо обычного двумерного пространства, а скорость извлечения данных в сотни раз выше, чем у традиционной. Недавно на рынке появилась первая голографическая система хранения данных, но она еще не стирается в режиме реального времени, как компакт-диск.

Исследователи из Университета Коннектикута в Соединенных Штатах построили свою голографическую систему хранения на переработанных белках, которые состоят из бактериоподобных организмов, распространенных в солончаках. Все данные, хранящиеся на белке, могут быть стерты путем облучения синим светом. Проектом руководит Джеффри (Jeffrey Stuart), руководитель Исследовательского центра нанобионики в Школе материаловедения Университета Коннектикута, США.

Этот метод использует метод эволюционной адаптации салинофильных бактерий. Когда концентрация кислорода становится очень низкой, могут быть созданы светочувствительные мембранные белки.
Этот белок хорошо известен как родопсин (кондиционер для бактериофагов), который представляет собой фиолетовый пигмент, похожий на родопсин, который появляется в бактериальной мембране рода Salinobacterium. Он непосредственно преобразует солнечный свет в химическую энергию. После того как белок поглощает свет, он проходит ряд химических состояний, высвобождает протон и, наконец, перестраивает свою собственную структуру.

Когда белок находится в определенном состоянии цикла, он может поглощать свет, образуя голограммы. В естественной среде эти состояния могут сохраняться только в течение короткого времени: весь цикл занимает всего 10-20 миллисекунд. Однако предыдущие исследования показали, что освещение белка красным светом в конце его химического цикла может заставить его перейти в пригодное для использования состояние-это "состояние Q", которое может длиться несколько лет.

Проблема в том, что трудно получить состояние Q на естественно произведенных белках. Команда, возглавляемая Робертом, молекулярным биологом из химического факультета, использовала генетические методы для лечения салинофильных бактерий, чтобы они могли производить белок, который легче входил в состояние Q.

Как часть голографической системы, этот белок суспендирован в полимерном геле. Зеленый лазерный луч разделен на две части, одна из которых кодирует данные. Лазерный луч модулирует гель и запечатлевает белок интерференционными картинами для хранения данных. При считывании данных система испускает один маломощный красный лазерный луч для отслеживания интерференционной картины. Синий лазер используется для стирания данных.

Тим Харви, генеральный директор Starzent, финансируемого Агентством передовых программ Министерства обороны США, сказал: "Технология хранения голографических носителей на основе белка потенциально может значительно снизить стоимость хранения данных и может быть повторно удалена более 10 миллионов раз. "Учитывая необычную жизнеспособность белков, если исследователи найдут подходящий генетический вариант, современная биотехнология может быть произведена в больших количествах быстро и с низкими затратами.
Вообще говоря, голографические запоминающие устройства должны улучшать свои возможности в двух аспектах: один-объем памяти, а другой-скорость доступа к данным. Например, при нынешней технологии передача видеофайлов высокой четкости размером 30 ГБ на жесткий диск занимает от 30 до 45 минут.
Голографическое запоминающее устройство может сократить это время до 10 секунд.

Лиз, вице - президент по маркетингу компании Longmont Holographic Technology, подтвердила, что голографические устройства хранения данных могут хранить до 500 ГБ данных на квадратный фут, и некоторые продукты скоро будут завершены. По крайней мере, одно из его преимуществ заключается в том, что его можно многократно стирать, что не часто встречается в существующих устройствах хранения данных. Однако загвоздка в том, что для записи требуется красный свет, в то время как для стирания требуется синий свет.
Судя по развитию CD, технологии Blu-ray/HD-DVD-"увеличение плотности хранения сопровождается уменьшением длины волны". Поэтому существуют ограничения в использовании красных волн в качестве голографического хранилища для записи света. Это снижает его привлекательность в приложениях для хранения данных с высокой плотностью.

Кондиционер для бактериофагов: Этот белок присутствует в мембране микроткани морского микроорганизма рода бактерий, устойчивых к засолению. Эта бактерия может выдерживать высокие температуры 150C в соленой и влажной среде. Поэтому он используется в качестве носителя информации, потому что при циклическом воздействии светового излучения он претерпит структурные изменения в определенном порядке. Используя различные состояния в процессе структурных изменений, его можно выразить как "0" или "1" соответственно. Был изготовлен прототип этой системы хранения, которая заполнена полиакриламидным гелем в прозрачном контейнере, и белок помещен в него, чтобы сформировать трехмерный массив для хранения данных.