Die heutigen fortschrittlichsten Datenspeichermedien können Informationen für Jahre, vielleicht sogar Jahrzehnte sicher aufbewahren. Doch Wissenschaftler streben seit langem nach noch robusteren Lösungen. Der neue 5D-Speicherkristall, ein kleines, transparentes Objekt, enthält eine vollständige Kopie des menschlichen Genoms und könnte die Menschheit selbst überdauern.
Diese Speichermedien bestehen aus reinem Siliziumdioxid und sind extrem widerstandsfähig. Sie können einem Druck von 10 Tonnen pro Quadratzentimeter und Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius standhalten. Das Team des Optoelektronik-Forschungszentrums (ORC) der Universität Southampton hat berechnet, dass die Daten bis zu 10^20 Jahre, also 100 Trillionen Jahre, überdauern könnten – fast bis zum Hitzetod des Universums.
Der Begriff "5D" bezieht sich auf die fünf Dimensionen, die zur Datenspeicherung genutzt werden. Während einfache optische Datenträger wie CDs nur zwei Dimensionen nutzen, fügen DVDs und Blu-rays eine dritte Dimension hinzu. Der 5D-Speicher nutzt zusätzlich zwei weitere Dimensionen durch variable Brechungsindizes, die durch die Orientierung und Größe optischer Nanogitter entstehen. Dadurch kann jeder Punkt acht Bits (ein Byte) speichern.
Unter der Leitung von Peter Kazansky, einem Experten für Optoelektronik, wurde die Schreibgeschwindigkeit der neuesten Generation von 5D-Speichern erheblich verbessert. Früher hätte es Monate gedauert, Terabytes an Daten auf einem Siliziumdioxid-Medium zu speichern. Mit einem ultraschnellen Femtosekundenlaser kann nun eine vollständige Aufzeichnung des menschlichen Genoms in weniger als einer Stunde auf den Kristall geschrieben werden.
Die größten 5D-Kristalle messen etwa 12,7 Zentimeter im Durchmesser und können 360 Terabytes an Daten speichern – genug, um die Zeit bis weit nach dem Erlöschen der Sonne zu überdauern. Der für dieses Forschungsprojekt erstellte Chip enthält ein kleines Diagramm der DNA und der darin enthaltenen Elemente. Darunter befindet sich die ultradichte kodierte genetische Information, bestehend aus drei Milliarden Buchstaben, die jeweils 150 Mal sequenziert wurden, um Genauigkeit zu gewährleisten. Die Strukturen auf dem Glas sind so klein wie 20 Nanometer, was bedeutet, dass zum Lesen der Daten fortschrittliche Ausrüstung erforderlich ist.
Laut den Forschern könnte diese Technologie ein unveränderliches Archiv des Lebens auf der Erde schaffen und zukünftigen Generationen ermöglichen, ausgestorbene Arten wiederzubeleben. "Der 5D-Speicherkristall eröffnet Möglichkeiten für andere Forscher, ein ewiges Archiv genomischer Informationen zu erstellen, aus dem komplexe Organismen wie Pflanzen und Tiere wiederhergestellt werden könnten, sollte die Wissenschaft dies in der Zukunft ermöglichen", sagte Kazansky.
Der menschliche Genomkristall ist im Wesentlichen ein Machbarkeitsnachweis – die Technologie, um einen Organismus aus genetischen Informationen zu erschaffen, existiert derzeit noch nicht.
