پژوهشگران دانشگاه فناوری وین با همکاری یک شرکت فعال در حوزه ذخیره سازی داده، موفق شدند کیوآرکدی بسازند که تنها با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است؛ رکوردی شگفت انگیز که نه تنها در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت شد، بلکه چشم اندازی تازه برای ذخیره سازی پایدار داده ها در مقیاس قرن ها گشود.

به گزارش ایرنا به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این پرسش که یک کیوآرکد QR code تا چه اندازه می تواند کوچک باشد؟ اکنون پاسخی قطعی یافته است. تیمی از پژوهشگران دانشگاه صنعتی وین (TU Wien) با همکاری شرکت سرابایت (Cerabyte) موفق شدند کوچک ترین کیوآرکد جهان را تولید کنند؛ ساختاری که تنها 1.98 میکرومتر مربع مساحت دارد و از بسیاری از باکتری ها نیز کوچک تر است.

این دستاورد به تازگی از سوی کتاب رکوردهای جهانی گینس (Guinness World Records) تأیید و به طور رسمی ثبت شده است.

این کیوآرکد آن چنان ظریف و ریزمقیاس است که با میکروسکوپ های نوری به هیچ وجه دیده نمی شود و تنها با بهره گیری از میکروسکوپ الکترونی می توان آن را مشاهده و خوانش کرد. با این حال، اهمیت این دستاورد صرفاً در شکستن یک رکورد جهانی خلاصه نمی شود؛ بلکه فناوری به کاررفته در ساخت آن، ظرفیت های گسترده ای برای ذخیره سازی بلندمدت داده ها فراهم می آورد.

سامانه های متداول ذخیره سازی مغناطیسی یا الکترونیکی، اغلب عمر محدودی دارند و داده ها را تنها برای چند سال حفظ می کنند. در مقابل، اگر اطلاعات به صورت بیت به بیت در مواد سرامیکی حک شوند، می توانند برای قرن ها و حتی هزاره ها پایدار بمانند. این همان رویکردی است که تیم پژوهشی وین دنبال کرده است: پیوند فناوری نانو با مواد فوق پایدار برای خلق حافظه ای ماندگار.

پروفسور پاول مایرهوفر از مؤسسه علم و فناوری مواد این دانشگاه اعلام کرد ساختار ایجادشده چنان ظریف است که اصولاً در گستره نور مریی قابل تشخیص نیست. با این حال، او تأکید کرد که کوچک بودن به تنهایی کافی نیست؛ زیرا در مقیاس اتمی نیز می توان الگوهایی ایجاد کرد، اما پایداری و قابلیت خوانش مکرر، چالش اصلی به شمار می رود. اتم ها می توانند جابه جا شوند، در فضاهای خالی نفوذ کنند و در نهایت اطلاعات ذخیره شده را از میان ببرند.

به گفته این پژوهشگر، تفاوت بنیادین کار آن ها در ایجاد ساختاری بسیار کوچک اما پایدار و قابل خواندن در دفعات متعدد است؛ ساختاری که نه تنها ظریف، بلکه در برابر گذر زمان مقاوم است.

کلید موفقیت این پروژه در انتخاب ماده مناسب نهفته است. اروین پک و بالینت هاجاس، از اعضای اصلی تیم، توضیح دادند که تمرکز پژوهش آن ها بر لایه های نازک سرامیکی است؛ موادی که برای پوشش ابزارهای برش با کارایی بالا استفاده می شوند و باید در شرایطی بسیار سخت و دماهای بالا، پایداری خود را حفظ کنند. همین ویژگی ها این مواد را به گزینه ای ایده آل برای ذخیره سازی داده بدل کرده است.

پژوهشگران با استفاده از پرتوهای یونی متمرکز، کیوآرکد را درون یک لایه نازک سرامیکی حک کردند. اندازه هر پیکسل این کد تنها 49 نانومتر است؛ یعنی حدود ده برابر کوچک تر از طول موج نور مریی. از این رو، جزییات آن با نور معمولی قابل تفکیک نیست؛ همان گونه که نمی توان با کفی ضخیم پای یک فیل، برجستگی های خط بریل را لمس کرد. اما زیر میکروسکوپ الکترونی، این کد به طور کامل و قابل اعتماد خوانده شد.

چگالی ذخیره سازی این روش چشمگیر است. بر سطحی معادل یک برگ کاغذ آ چهار (A4)، می توان بیش از دو ترابایت داده ذخیره کرد؛ آن هم بدون نیاز به تأمین انرژی مداوم یا سامانه های خنک کننده. برخلاف مراکز داده امروزی که مصرف عظیم برق دارند و سهم قابل توجهی در انتشار دی اکسیدکربن ایفا می کنند، این حامل های سرامیکی پس از نگارش داده، برای حفظ اطلاعات نیازی به انرژی ندارند.

الکساندر کیرن باوئر از اعضای تیم پژوهشی تأکید کرد که بشر در عصر اطلاعات زندگی می کند، اما دانش خود را بر بسترهایی ذخیره می کند که عمرشان شگفت آور کوتاه است. در مقابل، تمدن های باستانی دانش خود را بر سنگ حک می کردند و همان نوشته ها پس از هزاران سال همچنان خواندنی است. به گفته او، رسانه های ذخیره سازی سرامیکی رویکردی مشابه را دنبال می کنند: ثبت اطلاعات در مواد پایدار و خنثی که گذر زمان را تاب می آورند.

رکورد جهانی این کیوآرکد، همراه با فرایند خوانش آن با میکروسکوپ الکترونی، با حضور شاهدان انجام شد و دانشگاه وین به عنوان نهاد مستقل، صحت آن را تأیید کرد. همچنین مرکز میکروسکوپ الکترونی یواِس تی ای اِم (USTEM) این دانشگاه امکانات فنی پیشرفته را برای این آزمایش فراهم آورد. کیوآرکد تازه ثبت شده تنها 37 درصد اندازه رکورددار پیشین است.

پژوهشگران اعلام کرده اند این موفقیت تنها آغاز راه است. آن ها قصد دارند از مواد دیگر نیز بهره بگیرند، سرعت نگارش داده را افزایش دهند و فرایندهای تولید مقیاس پذیر طراحی کنند تا ذخیره سازی سرامیکی از آزمایشگاه ها به صنعت راه یابد.

افزون بر این، هدف بعدی، نگارش ساختارهای داده ای پیچیده تر از یک کیوآرکد ساده در لایه های نازک سرامیکی است؛ آن هم به گونه ای سریع، مقاوم و کم مصرف. این دستاورد می تواند گامی عملی به سوی آینده ای سازگارتر با اقلیم باشد؛ آینده ای که در آن، اطلاعات بشر نه تنها امن و ماندگار، بلکه با کمترین مصرف انرژی ذخیره می شود.