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在荧光分子混合物中存储和读取信息。

Storing and Reading Information in Mixtures of Fluorescent Molecules.

作者信息

Nagarkar Amit A, Root Samuel E, Fink Michael J, Ten Alexei S, Cafferty Brian J, Richardson Douglas S, Mrksich Milan, Whitesides George M

机构信息

Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, 12 Oxford Street, Cambridge, Massachusetts 02138, United States.

Harvard Center for Biological Imaging, 16 Divinity Avenue, Cambridge, Massachusetts 02138, United States.

出版信息

ACS Cent Sci. 2021 Oct 27;7(10):1728-1735. doi: 10.1021/acscentsci.1c00728. Epub 2021 Oct 13.

DOI:10.1021/acscentsci.1c00728
PMID:34729416
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8554834/
Abstract

The rapidly increasing use of digital technologies requires the rethinking of methods to store data. This work shows that digital data can be stored in mixtures of fluorescent dye molecules, which are deposited on a surface by inkjet printing, where an amide bond tethers the dye molecules to the surface. A microscope equipped with a multichannel fluorescence detector distinguishes individual dyes in the mixture. The presence or absence of these molecules in the mixture encodes binary information (i.e., "0" or "1"). The use of mixtures of molecules, instead of sequence-defined macromolecules, minimizes the time and difficulty of synthesis and eliminates the requirement of sequencing. We have written, stored, and read a total of approximately 400 kilobits (both text and images) with greater than 99% recovery of information, written at an average rate of 128 bits/s (16 bytes/s) and read at a rate of 469 bits/s (58.6 bytes/s).

摘要

数字技术的迅速普及要求重新思考数据存储方法。这项工作表明,数字数据可以存储在荧光染料分子的混合物中,这些分子通过喷墨打印沉积在表面上,其中酰胺键将染料分子束缚在表面上。配备多通道荧光探测器的显微镜可区分混合物中的单个染料。混合物中这些分子的存在或不存在对二进制信息(即“0”或“1”)进行编码。使用分子混合物而非序列定义的大分子,可将合成时间和难度降至最低,并消除测序要求。我们已经编写、存储和读取了总共约400千比特(包括文本和图像)的数据,信息恢复率超过99%,写入平均速率为128比特/秒(16字节/秒),读取速率为469比特/秒(58.6字节/秒)。

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