Eine Scheibe aus extrem harten und temperaturbeständigem Quartz haben Forschende der Universität Southhampton zu einem Ewigkeitsspeicher verwandelt (Bild: Universität Southhampton)
Aus welchem Material ist der Ewigkeitsspeicher gemacht?
Der Kristall entspricht von seinen Materialeigenschaften geschmolzenem Quarz, einem der chemisch und thermisch beständigsten Materialien der Erde. Er widersteht extremen Temperaturen wie Gefrieren, Feuer und Temperaturen von bis zu 1000 °C. Der Kristall hält auch direkten Stößen von bis zu 10 Tonnen pro cm2 stand und bleibt auch bei längerer Exposition gegenüber kosmischer Strahlung unverändert.
Im Gegensatz zu anderen Datenspeicherformaten, die mit der Zeit Daten verlieren, können 5D-Speicherkristalle bis zu 360 Terabyte an Informationen über Milliarden von Jahren ohne Verlust speichern, selbst bei hohen Lagertemperaturen.
Wie kann der Quartz Daten speichern?
Das Team in Southampton unter der Leitung von Professor Peter Kazansky verwendet dafür ultraschnell gepulste Laser, um Daten präzise in nanostrukturierte Hohlräume in dem Siliziumdioxid-Kristall einzuschreiben - mit einer Größe von nur 20 Nanometern.
Was bedeutet fünfdimensional bei diesem Speicher?
Während andere Speichertechnologien nur auf der Oberfläche eines 2D-Papiers oder eines Magnetbands arbeiten, werden bei der Codierungsmethode mit dem Laser im Quartz zwei optische Dimensionen und drei räumliche Koordinaten verwendet, um das gesamte Material zu beschreiben - daher das "5D" in seinem Namen.
Welche Informationen sollen mit dem Ewigkeitsspeicher bewahrt werden?
"Wir wissen aus der Arbeit anderer, dass das genetische Material einfacher Organismen synthetisiert und in einer bestehenden Zelle verwendet werden kann, um ein lebensfähiges lebendes Exemplar im Labor zu erzeugen", sagt Prof. Kazansky. "Der 5D-Gedächtniskristall eröffnet anderen Forschern die Möglichkeit, einen immerwährenden Speicher genomischer Informationen aufzubauen, aus dem komplexe Organismen wie Pflanzen und Tiere wiederhergestellt werden könnten, wenn es die Wissenschaft in der Zukunft erlaubt."
Um dieses Konzept zu testen, schuf das Team einen 5D-Gedächtniskristall, der das gesamte menschliche Genom enthält. Für die rund drei Milliarden Buchstaben im Genom wurde jeder Buchstabe 150 Mal sequenziert, um sicherzustellen, dass er sich an dieser Stelle befindet. Die Deep-Read-Sequenzierung wurde in Zusammenarbeit mit Helixwork Technologies durchgeführt.
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Wo wird der 5D-Speicher für die Zukunft aufbewahrt?
Der Kristall wird im Archiv des "Gedächtnisses der Menschheit" aufbewahrt - einer besonderen Zeitkapsel in einer Salzgrotte in Hallstatt, Österreich. Dort sollen auch die 1.000 wichtigsten Bücher unserer Zeit auf Mikrofilmtafeln aus Keramik für die ferne Zukunft aufzubewahrt werden.
Wie können die Daten aus dem Kristall ausgelesen werden?
"Ein visueller Schlüssel, der in den Kristall eingraviert ist, gibt dem Finder Aufschluss darüber, welche Daten in ihm gespeichert sind und wie sie genutzt werden könnten", sagt Prof. Kazansky. Über den Ebenen der gespeicherten Daten im Kristall zeigt der Schlüssel die universellen Elemente (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff), die vier Basen des DNA-Moleküls (Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin) mit ihrer molekularen Struktur, ihre Platzierung in der Doppelhelixstruktur der DNA und die Position der Gene in einem Chromosom, das dann in eine Zelle eingefügt werden kann.