Vergiss Fingerabdruck und Zwei-Faktor-Authentifizierung
Die Wissenschaft könnte einen Weg gefunden haben, wie man sich mithilfe eines synthetischen Moleküls in einen Computer einloggen kann. In einer neuen Studie, veröffentlicht in Chem von Cell Press, gelang es Forschern, ein elf Zeichen langes Passwort in der molekularen Zusammensetzung eines Stücks Kunststoff zu speichern und wieder auszulesen. Laut den Forschern könnte diese Technologie dabei helfen, den steigenden Energiebedarf bei der langfristigen Datenspeicherung zu senken.
„Moleküle können Informationen über sehr lange Zeiträume speichern und benötigen dafür keine Energie. Die Natur hat uns bereits den Beweis geliefert, dass das funktioniert“, sagte Praveen Pasupathy, Elektroingenieur an der Universität von Texas in Austin, gegenüber Cell Press. „Das ist der erste Versuch, Informationen in einen Kunststoffblock zu schreiben, der dann mithilfe elektrischer Signale ausgelesen werden kann – ein Schritt hin zur Informationsspeicherung in Alltagsmaterialien.“
Warum herkömmliche Speicherlösungen problematisch sind
Traditionelle Datenspeichermethoden haben bedeutende Nachteile: Sie sind teuer und energieintensiv. Selbst die modernsten Speichermedien können Daten höchstens zehn Jahre lang stabil speichern. Moleküle wie DNA gelten als vielversprechende Alternative, da sie große Mengen an Informationen langfristig bei geringem Energieaufwand speichern können. Doch das Problem liegt im Zugriff auf diese Information – meist sind dafür spezialisierte Geräte wie Massenspektrometer nötig.
Ein innovativer Ansatz für molekulare Datenspeicherung
Um diese Hürde zu überwinden, entwickelten die Forscher Moleküle mit elektrochemisch kodierten Sequenzen. Diese Informationen konnten anschließend über elektrische Signale ausgelesen werden.
Die Passwort-Moleküle bestehen aus vier verschiedenen sogenannten Monomeren – Bausteinen mit jeweils einzigartigen elektrochemischen Eigenschaften. Das Team entwickelte ein „Alphabet“ aus 256 Zeichen, wobei jedes Zeichen durch eine Kombination aus vier Monomeren dargestellt wird. Diese Monomere wurden zu einem Polymer verknüpft, das das Passwort mit 11 Zeichen darstellt: ‘Dh&@dR%P0W¢’.
Passwortlesen – ein Molekül nach dem anderen
Die Forscher entwickelten zudem ein neuartiges Verfahren zum Auslesen dieser elektrochemischen Signale. Die verketteten Polymere lassen sich in einer klaren Reihenfolge abbauen – jeweils ein Monomer nach dem anderen.
Das Team konnte die Passwortsequenz entschlüsseln, indem sie die Monomere am Ende der Kette nacheinander entfernten und deren elektrische Eigenschaften mithilfe eines Voltometers maßen. Beim Zerfall erzeugte jedes Monomer ein spezifisches elektrochemisches Signal, das zur Decodierung verwendet wurde.
Einmal gelesen, für immer gelöscht
Der Nachteil dieser Methode: Sobald die Moleküle zerfallen, können sie sich nicht selbst rekonstruieren. Das bedeutet, die Information ist nur ein einziges Mal auslesbar. Zudem ist das Verfahren bislang noch sehr langsam – allein für das 11-Zeichen-Passwort benötigten die Forscher rund zweieinhalb Stunden.
Die Zukunft: Chips mit eingebautem Molekülspeicher?
Das Forscherteam arbeitet nun daran, den Vorgang zu beschleunigen und langfristig direkt in Computerchips zu integrieren. Bis dahin bleiben uns allerdings unsere klassischen Passwortmethoden erhalten.
„Was wir gemacht haben, lässt sich künftig möglicherweise mit günstigeren und kleineren Geräten umsetzen – im Gegensatz zu konventioneller Massenspektrometrie“, sagte Eric Anslyn, Chemieprofessor an der Universität Texas in Austin, gegenüber Cell Press. „Das eröffnet spannende Möglichkeiten für die Schnittstelle zwischen chemischer Codierung und modernen elektronischen Systemen und Geräten.“
