ماهی‌ها در نقش ابزار ذخیره اطلاعات

امروزه وسایل ذخیره داده در اشکال و ظرفیت‌های مختلف، به یکی از ابزارهای متداول و چه بسا ضروری زندگی ما در این روزگار دیجیتال بدل شده‌اند. از اسباب‌بازی و لوح‌های فشرده و فلش مموری گرفته تا قلب پیشرفته‌ترین تجهیزات الکترونیکی در دریا و زمین و آسمان و خلاصه از ژرفای اقیانوس‌ها تا مرزهای دوردست فضا ردپای این ادوات را می‌توان جستجو کرد. این سلطه و حضور فراگیر از وابستگی و ارتباط تنگاتنگ میان الکترونیک و زندگی آینده ما خبر می‌دهد و حوزه الکترونیک نیز برای جا نماندن از قافله شتابان پیشرفت ناگزیر از جستجو و جایگزینی مواد و مصالح مرغوب‌تر است. در این میان، انبارهای ذخیره اطلاعات از جمله واحدهای کلیدی تجهیزات الکترونیک محسوب می‌شوند که ایجاد تحول در کمیت و کیفیت ذخیره‌سازی آنها با سرنوشت این صنعت گره خورده است.

ماجرای جالب بازکردن پای ماهی آزاد به قلمروی الکترونیک نیز از همین مقصود آب می‌خورد. جریان از این قرار است که محققان تایوانی و آلمانی از دی.ان.ای ماهی آزاد به عنوان ماده اولیه ساختن یک وسیله ذخیره داده قابل بازیاب استفاده کرده‌اند. این نوع وسیله ذخیره اطلاعات که بین اهالی رایانه به «یک‌بارنویس ـ چند بار بخوان» معروف است، مثل یک دیسک سی‌دی‌رام می‌تواند اطلاعات را یک‌بار درج و بارها بازیابی‌کند. در شیوه ابداعی محققان نیز فرآیند داده‌نویسی توسط لیزر صورت گرفته و به صورت الکترونیکی خوانده می‌شود و می‌توان این گونه تصور کرد که اطلاعاتمان روی برشی از ماهی آزاد جا خوش کرده است. کار این محققان که می‌خواهند یک پلیمر زیستی از دی.ان.ای ساخته و آن را به عنوان ماده اولیه در وسیله‌ای با نوع و کیفیتی متفاوت به کار ببندند تازه‌ترین اقدامی است که در این حوزه صورت گرفته است.

اما چرا محققان سراغ دی.ان.ای و ماهی آزاد رفته‌اند؟ مولکول کوچک دی.ان.ای حقیقتا ماده شگفت‌انگیزی است؛ یک نقشه و برنامه کاری حیات که بر اساس آن پروتئین‌ها رمزنویسی می‌شوند، فرآیندهای بیوشیمیایی یک موجود زنده به راه می‌افتد و مشخصه‌های یک فرد شکل می‌گیرند و تازه این گوشه‌ای از هنرهای این رشته زندگی است. محققان دی.ان.ای مورد نظرشان را از بیضه‌های گونه‌ای ماهی آزاد تهیه کردند. مواد مرکب دربرگیرنده مولکول دی.ان.ای را می‌شود به صورت محلول درآورد و تا جایی که به شیمی مایعات مربوط می‌شود کار نسبتا ساده و کم‌هزینه‌ای است. از طرفی سلول‌های اسپرم ماهی آزاد به دلیل سرعت رشد سریع‌شان، منبع مخصوصا مناسبی برای دی.ان.ای غیرپستانداران محسوب می‌شود. این ویژگی‌ها در حالی است که وسیله ذخیره در تراشه‌های حافظه و دیسک‌خوان‌های امروزی از ساختارهای بلورین مرغوبی ساخته می‌شوند که تشکیل آنها نیازمند امکانات پرخرج فضاهای قرنطینه کاملا تمیز است. اما دی.ان.ای چیز فوق‌العاده‌ای دارد که صنعت الکترونیک و محققان این حوزه را به طمع انداخته است؛ این رشته حیات رفتاری شبیه فلز دارد و این نقش را بویژه با نانوذرات فلزی بخوبی به نمایش می‌گذارد. نانوذرات فلزی فواید بسیاری دارند و زمانی که با ماده‌ای آمیخته شوند، می‌توانند خواص نوری و الکتریکی‌اش را تغییر دهند. دی.ان.ای هم نشان داده که ابزار مناسبی برای شکل‌گیری نانوذرات می‌تواند باشد. قضیه از این قرار است که مواد مرکب متشکل از نانوذرات و پلیمر قادرند بین 2 وضعیت هدایت و مقاومت الکتریکی بسهولت تغییر حالت دهند. به بیان دیگر، این گونه مواد می‌توانند داده‌ها را ذخیره کنند. ولی دی.ان.ای مزیت‌های بیشتری را نسبت به پلیمرهای عادی در خود نهفته دارد. اگر روی مخلوطی از دی.ان.ای و نمک نقره نور تابانده شود، پلیمری به دست می‌آید که نانوذرات نقره درونش جای گرفته است. ضمن این که دی.ان.ای می‌تواند نازک‌ترین غشاها را ببافد و این ویژگی در حالی است که عموم لایه‌های موجود در وسایل ذخیره داده و سایر تجهیزات الکترونیکی لازم است بسیار نازک باشند. مدل اولیه محققان نیز یک غشای نازک از مخلوط نانوذرات و دی.ان.ای است که تقریبا بین الکترودهای فلزی جاسازی شده‌اند. در پیش‌فرض اول، نانوذرات الکترون‌ها را به دام می‌اندازند که آنها را از لحاظ الکتریکی مقاوم می‌سازد. تابش لیزر روی این غشا موجب بازشدن مسیرهای باریکی بین نانوذرات می‌شود که این مواد را به وضعیت هدایت الکتریکی برمی‌گرداند. در نتیجه، تابش لیزر منجر به ثبت مقداری داده می‌شود و با فرستادن جریان الکتریکی از میان غشا و اندازه‌گیری رسانایی می‌توان داده‌های مربوطه را خواند. طبق الگوی خواندن صفر و یک داده‌های دیجیتال، رسانایی کم معادل صفر و رسانایی بالا معادل یک منظور می‌شود و به این ترتیب الگویی برای نمایش داده‌ها و خواندن آن ایجاد می‌شود. البته ناگفته نماند که این فناوری هم به واسطه قابلیت یک‌بارنویس بودن کاربرد محدودی دارد و هم طرح ذخیره داده مبتنی بر دی.ان.ای ماهی باید راهی دراز را تا عملیاتی شدن و موفقیت طی کند بنابراین فعلا جای نگرانی از بابت این که فایل‌هایمان بوی ماهی بگیرندیا به اشتباه در روغن سرخ شوند، وجود ندارد.