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I ricercatori hanno codificato una citazione da un libro di Jane Austen in molecole di plastica, rivelando il potenziale per un nuovo tipo di archiviazione dei dati. Le parole “se un piano per raggiungere la felicità non riesce, la natura umana ne pianificherà un altro” sono stati originariamente pubblicati nel 1814 nel romanzo “Mansfield Park“. All’epoca, le rivoluzionarie stampanti a vapore potevano stampare più di 1.000 fogli di carta all’ora.

Dall’inizio degli anni 2000, è possibile leggere online tutte le opere di Jane Austen, compreso appunto Mansfield Park. Ma, a partire da quest’anno, l’elenco dei luoghi in cui vengono pubblicate le sue parole ha trovato una bizzarra aggiunta.

In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science, un team dell’Università del Texas, ha codificato una citazione di Mansfield Park su una piccola molecola di plastica. I ricercatori sperano che lo studio aiuti a dimostrare la fattibilità di un nuovo tipo di tecnologia per l’archiviazione dei dati.

L’archiviazione è sempre stata un problema. Anche le copie più accuratamente conservate e protette della tiratura originale di Mansfield Park stanno dimostrando la loro età, con l’inchiostro che sbiadisce e la carta che si increspa.

Produciamo più dati che mai. Le stime attuali indicano 1.145 miliardi di megabyte di dati al giorno: se qualcuno provasse a scaricare tutto utilizzando le velocità di Internet odierne, ci vorrebbero quasi due miliardi di anni. Ma i vasti data center che attualmente utilizziamo per archiviare i dati non sono all’altezza del compito. Anche se c’è un’evoluzione costante nell’hardware e nel software, i requisiti per potenze di elaborazione più veloci e componenti più piccoli significano che la mancanza di archiviazione efficace sta creando una barriera e il sistema attuale non è in grado di tenere il passo con la domanda.

La ricerca continua per alternative più piccole, più stabili ed efficienti ai dischi rigidi digitali. L’interesse per la recente ricerca è caduto sulla memorizzazione dei dati sul DNA. Quando uno schema tecnologico fallisce, la natura umana si rivolge a un altro.

Come una molecola, il DNA dura a lungo – 500.000 anni se conservato correttamente – superando di gran lunga la vita potenziale di carta e inchiostro. Ma deve essere mantenuto sterile e deve essere maneggiato con cura. Ciò può rendere molto costosa la memorizzazione delle informazioni utilizzando il DNA. Ma esiste un’altra classe di materiali nota per durare anche più a lungo del DNA. Questi prodotti sintetici scoperti un secolo fa hanno stabilità, facilità di produzione e un potenziale di conservazione che supera di gran lunga il DNA.

Queste plastiche, o più specificamente, polimeri, sono molecole a catena lunga che possono essere descritte più facilmente come contenenti diverse unità ripetitive, ciascuna nota come monomero. I ricercatori calcolano che le quattro coppie di basi del DNA possono memorizzare 1.019 bit di informazioni per metro cubo. Ma quando usiamo i polimeri, abbiamo più di quattro elementi da cui scegliere. Infatti, esistono tante opzioni di monomero quante ne possiamo localizzare commercialmente, quindi c’è il potenziale per aumentare la densità delle informazioni in modo esponenziale.

Per i loro monomeri, o elementi costitutivi, il team del Texas ha utilizzato 16 diversi amminoalcoli. Mettendo tutto insieme, hanno creato diciotto molecole più lunghe, chiamate oligomeri, ciascuna composta da singoli monomeri. All’interno delle molecole più lunghe, le combinazioni di monomeri corrispondevano a lettere specifiche. Quando vengono rilette, le molecole rivelano la citazione di Jane Austen tratta da Mansfield Park.

Il primo esperto indipendente a convalidare il nuovo metodo è riuscito a recuperare solo il 98,7% dei dati. Con alcune modifiche nel processo di lettura, sono stati in grado di restituire la decifrazione completa di tutte le 158 sequenze di monomeri senza errori.

 

Archiviazione dati in plastica

La plastica potrebbe non essere la scelta più ovvia per l’archiviazione dei dati, ma è un materiale estremamente adatto da utilizzare. Da quando abbiamo iniziato la produzione in serie di materie plastiche, ci siamo tradizionalmente limitati a utilizzare un singolo tipo di monomero per prodotto o semplici combinazioni di uno o due monomeri. Sono venuti a dominare il nostro stile di vita.

Le materie plastiche sono stabili in condizioni ambientali normali. Sebbene in molti casi questo sia uno svantaggio, come quando si entra nell’ambiente, in alcuni casi servono funzioni estremamente utili.

Negli ultimi 50 anni, i ricercatori hanno fatto notevoli progressi, riducendo la dispersione dei polimeri sintetici e migliorando la nostra capacità di controllare la distribuzione della sequenza dei monomeri.

Il nuovo studio ha dimostrato che, andando oltre i limiti del DNA, possiamo codificare informazioni più complesse in una lunghezza della catena molto più corta, grazie alla maggiore scelta di monomeri disponibili.