Einweg-Datenspeicher aus Lachs-DNA

Elektrisch kontrollierbare Leitfähigkeit eines Biokomposits könnte als Grundlage für digitale Datenspeicherung dienen
Partikel aus Silber und Lachs-DNA als Basis eines Datenspeicher
Partikel aus Silber und Lachs-DNA als Basis eines Datenspeicher
© KIT
Karlsruhe - Nicht nur mit Halbleitern, Magnetbändern und lichtempfindlichen Kunststoffen lassen sich dauerhaft digitale Daten speichern. Auch Biomoleküle eignen sich zum Aufbau einfacher Datenträger. So bauten nun deutsche und taiwanesische Wissenschaftler einen Speicher auf der Basis von Erbgut-Molekülen eines Lachses. Wie sie in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ berichten, ließe sich ein solcher Datenträger beispielsweise mit Biosensoren kombinieren.

„Dieser DNA-basierte Speicher ist kostengünstiger als herkömmliche Speicher, die aus anorganischen Materialien wie Silizium bestehen“, sagt Ljiljana Fruk vom Zentrum für Funktionelle Nanostrukturen am Karlsruhe Institut für Technologie. Für ihren Prototyp vermischte sie zusammen mit ihren Kollegen eine Flüssigkeit mit DNA-Molekülen und eine Lösung aus Silbersalzen. Mit diesem Material beschichtete das Team daraufhin eine hochreine Oberfläche, so dass sich eine etwa 90 Millionstel Millimeter dünne Lage absetzen konnte. Beleuchtet mit ultraviolettem Licht, bildeten sich in dieser elektrisch leitfähigen Schicht winzige Nanopartikel aus Silber und den DNA-Molekülen.

Um mit diesem Material nun Daten zu speichern, umfassten die Forscher diese Schicht mit einem gitterförmigen Elektrodennetzwerk. Bei geringen abgelegten Spannungen floss nun ein geringer Strom durch die Silber-DNA-Moleküle. Bei einer höheren Spannung von knapp drei Volt jedoch stieg die elektrische Leitfähigkeit dauerhaft an, da sich sogenannte freie Ladungsträger bilden konnten. Diese unterschiedlichen Leitfähigkeiten lassen sich als Grundlage für die digitalen Basiswerte „0“ und „1“ interpretieren. Weitere Versuche zeigten, dass sich einmal eingeprägte Daten auch noch nach 30 Tagen auslesen ließen. Wiederbeschreibbar ist dieser Bio-Datenspeicher allerdings nicht.

So skurril der biologische Datenspeicher anmutet, können sich die Forscher dennoch konkrete Anwendungen vorstellen. Abhängig von der Struktur der Kontakt-Elektroden könnten so auf einer kleinen Fläche einige Kilobit Daten über elektrische Schreibpulse gespeichert werden. Diese Menge könnte für Daten ausreichen, wie sie batteriebetriebene Biosensoren sammeln. „Die Forschung zu DNA als Biopolymer steht allerdings noch ziemlich am Anfang“, sagt Fruk. „In naher Zukunft werden sich daher noch weitere Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.“

© Wissenschaft aktuell
Quelle: „Photoinduced write-once-read-many-times memory device based on DNA biopolymer nanocomposite“, Yu-Chueh Hung et al.; Applied Physics Letters, DOI:10.1063/1.3671153


 

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