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Memoria holográfica regrabable
Al utilizar láseres para grabar datos en proteínas microbianas, los investigadores de la Universidad de Connecticut pueden haber demostrado una forma de producir memoria holográfica regrabable. La memoria holográfica almacena datos en tres dimensiones en lugar de dos y podría hacer que la recuperación de datos sea cientos de veces más rápida. Los primeros sistemas de memoria holográfica han salido al mercado recientemente, pero aún no cuentan con discos regrabables en tiempo real.
Membrana proteica: Los rayos láser convergentes graban un patrón de interferencia, u holograma, en proteínas microbianas selladas entre dos placas de vidrio.
Investigadores de la Universidad de Connecticut, Storrs, dirigidos por Jeffrey Stuart , director del Centro de Investigación Nanobiónica del Instituto de Ciencia de Materiales de la universidad, basó su sistema de almacenamiento holográfico en versiones rediseñadas de proteínas producidas por organismos similares a bacterias que se encuentran comúnmente en las marismas. Simplemente iluminar las proteínas con luz azul borra cualquier dato almacenado en ellas.
La tecnología aprovecha una adaptación evolutiva del microbio. Halobacterium , que produce una proteína de membrana sensible a la luz cuando las concentraciones de oxígeno son demasiado bajas. La proteína, conocida como bacteriorrodopsina, ayuda al organismo a convertir la luz solar en energía. Después de que la proteína absorbe la luz, pasa por una serie de estados químicos, libera un protón y finalmente se reinicia.
Cuando la proteína se encuentra en alguno de estos estados, su capacidad para absorber la luz le permite formar hologramas. En el entorno natural, cada uno de los estados dura solo brevemente: el ciclo completo dura solo de 10 a 20 milisegundos. Pero investigaciones anteriores han demostrado que iluminar la proteína con luz roja cuando se acerca al final de su ciclo químico puede forzarla a un estado útil, conocido como estado Q, que puede durar años.
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Vea un video sobre la memoria holográfica regrabable.
El problema es que el estado Q es difícil de producir en la proteína de origen natural. Entonces, los biólogos moleculares de la UConn, dirigidos por Robert Birge del departamento de química, están manipulando genéticamente Halobacterium para que pueda producir una proteína que ingrese al estado Q más fácilmente.
Para que sirva como parte de un sistema holográfico, la proteína se suspende en un gel de polímero. Un rayo láser verde se divide en dos y un rayo se codifica con datos. Luego, los haces se recombinan en el gel, imprimiendo a las proteínas un patrón de interferencia que almacena los datos. Para leer los datos, el sistema envía un solo rayo láser rojo de menor potencia a través del patrón de interferencia. Un láser azul borra los datos.
Tim Harvey, director ejecutivo de Starzent, una empresa de Fairfax, VA, financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. Y está desarrollando una unidad de almacenamiento de datos holográficos en miniatura, dice que los medios holográficos basados en proteínas tienen el potencial de ser medios extraíbles regrabables de bajo costo. hasta 10 millones de veces. La proteína es extremadamente robusta, agrega, y si los investigadores encuentran la variante genética correcta, los avances actuales en biotecnología podrían ayudar a producir rápidamente grandes cantidades de la proteína a bajo costo.
Los dispositivos de almacenamiento holográfico en general, señala Harvey, podrían salvar una brecha cada vez mayor entre la capacidad de los dispositivos de almacenamiento y la velocidad con la que acceden a los datos. Como ejemplo, señala que transferir un archivo de 30 gigabytes que comprende una película de alta definición de larga duración al disco duro de una computadora puede llevar de 30 a 45 minutos con la tecnología actual. Los dispositivos holográficos tienen el potencial de reducir ese tiempo a menos de 10 segundos.
Entre las personas interesadas en el nuevo desarrollo se encuentra Liz Murphy, vicepresidenta de marketing de Tecnologías InPhase en Longmont, CO, que ha demostrado un dispositivo holográfico con una densidad de almacenamiento de 500 gigabytes por pulgada cuadrada y tiene varios productos en proceso. Al menos una ventaja potencial es que se puede borrar y reescribir, lo cual es raro entre los medios disponibles actualmente, dice Murphy sobre el dispositivo de los investigadores de UConn. Sin embargo, un inconveniente es que la grabación está en rojo y se usa luz azul para borrar las grabaciones.
Esa es una limitación porque la densidad de almacenamiento generalmente aumenta con longitudes de onda más cortas, señala, señalando la progresión de la tecnología CD a Blue-ray / HD-DVD. Por lo tanto, limitar el uso de medios bacterianos a longitudes de onda rojas hará que su uso sea menos atractivo para aplicaciones de almacenamiento de datos de alta densidad.