En utilisant une nouvelle technique de stockage de données moléculaires, des chercheurs de l'Université du Texas à Austin ont codé une citation du roman classique de Jane Austen Mansfield Park dans une série d'oligomères, qu'un tiers pourrait relire sans connaissance préalable des structures qui ont codé le passage. Les résultats, publié le 21 avril dans la revue Rapports cellulaires Sciences physiques , illustrent une méthode pour coder des données qui permet une plus grande densité d'informations que les approches basées sur l'ADN et qui repose sur des plastiques de type uréthane - des matières premières chimiques hautement accessibles et structurellement modifiables - au lieu d'acides nucléiques.

"Ce travail est une autre étape vers l'objectif à long terme d'utiliser des polymères synthétiques définis par séquence pour le stockage d'informations, " dit Eric Anslyn, professeur de chimie à l'Université du Texas à Austin et auteur de l'étude. "Cela ouvre la voie et, espérons-le, inspirera de nouveaux travaux vers l'utilisation pratique de molécules pour stocker utilement des informations."

Alors que la société produit d'énormes quantités de données, les scientifiques recherchent en permanence la densité, durable, et des moyens rentables de stocker les informations. Les approches moléculaires offrent une solution particulièrement attrayante car elles peuvent conserver des informations à des densités bien plus élevées que les principales technologies à base de silicium.

"En théorie, toute sorte d'information peut être encodée dans des polymères, " dit Anslyn. " Concrètement, nous avons vu des livres et des images, parmi tant d'autres choses, stockées dans des molécules.

Cependant, malgré leur énorme potentiel de stockage d'informations, les polymères comme les plastiques ont manqué de suffisamment bon marché, efficace, et des approches reproductibles à grande échelle pour « écrire » et « lire » des informations.

Pour surmonter ces défis, Samuel Dahlhauser, chercheur à l'Université du Texas, et ses collègues ont codé un passage sélectionné de Mansfield Park dans une série d'oligouréthanes en utilisant une nouvelle technique. Le passage dit :« Si un plan du bonheur échoue, la nature humaine se tourne vers une autre; si le premier calcul est faux, on améliore une seconde :on trouve du réconfort quelque part."

"Ce passage particulier a été choisi parce que nous l'avons senti édifiant en ces temps difficiles, et il est facile à comprendre sans le contexte dans le livre, " dit Dahlhauser.

D'abord, les chercheurs ont compressé le texte en une chaîne de bits (une séquence de chiffres binaires) à l'aide d'un algorithme avant de le convertir dans le système de numération hexadécimale, qui se compose de 16 symboles et permet aux ordinateurs d'organiser de grandes chaînes de chiffres binaires. La chaîne hexadécimale de 158 caractères a ensuite été synthétisée en 18 oligouréthanes, chaque 10 monomères de long. Pour décoder les informations fraîchement encodées, les chercheurs ont travaillé à rebours. Ils ont séquencé les oligomères en utilisant l'auto-immolation, dans laquelle les composés se fragmentent spontanément en monomères par une cascade de réactions, et introduit les données de séquençage dans le logiciel du décodeur, qui a attribué les molécules à leurs caractères hexadécimaux correspondants. Finalement, l'équipe a réussi à reproduire le passage entièrement intact avec une précision totale.

Pour vérifier davantage la technique, les chercheurs ont demandé à un collègue non affilié au projet de « lire » le matériel encodé en suivant un ensemble d'instructions. Le participant a correctement déchiffré tous les caractères sauf deux lors de son premier essai et, lorsqu'on lui donne un ensemble d'instructions légèrement modifié, correctement déchiffré tous les monomères lors de sa deuxième tentative.

"Nos travaux futurs porteront sur les taux d'erreur en lecture et en écriture, ainsi que les limites des oligouréthanes comme support de stockage d'informations, " dit Anslyn. " De même, nous espérons utiliser les techniques de caractérisation rapide présentées ici pour explorer leurs applications en auto-assemblage, chimie combinatoire, et la catalyse."