Forsker: Lynhurtigt bakterie-ram er blændværk

Et lysfølsomt protein udvundet af fra salt-bakterier muliggør fremtidens lynhurtige flash-RAM. Med en computerhukommelse baseret på holografisk lagring vil det kunne lagre 30 gigabyte store film i højopløselig kvalitet på blot 10 sekunder mod nutidens 30-40 minutter.

Sådan lyder budskabet fra forskerne fra Nanobionics Research Center på Connecticuts Universitet, men udmeldingen modtages med skepsis fra danske kolleger.

»Det farveskiftende protein er helt utrolig lysfølsom og har den nødvendige opløsningsevne, der skal til for at kunne anvendes som holografisk lageringsmateriale,« fastslår Lars Lindevold, seniorforsker på afdelingen for strålingsforskning på Risø/DTU.

»For at kunne overføre data dymamisk til dette materiale kræves imidlertid en såkaldt rumlig lysmodulator, der ligner et flydende krystal display, LCD. Men overføringshastigheden på de nuværende lysmodulatorer er slet ikke hurtige nok til at kunne overføre de datamængder, som de amerikanske forskere påstår,« siger han.

Bakterien, som der er tale om, hedder Halobacterium salinarum og omgiver salte søer såsom Det Døde Hav med et purpurrødt skær. Farven skyldes en reaktion i bakteriens cellemembran, der går i gang, når mængden af ilt bliver for lav.

Under disse forhold producerer bakterien et purpurfarvet protein kendt som bacteriorhodopsin. Det protein hjælper med at omdanne sollys til energi i cellen, når den ikke kan få ilt.

Når proteinet har absorberet lyset, gennemgår det en serie af exciterede tilstande med forskellige farver og udløser en hydrogen-ion for til sidst at nulstille sig selv.

Da disse yderst kortvarige tilstande ændrer bacteriorhodopsinets evne til at absorbere lys, medfører processen, at proteinet også kan anvendes til at lagre hologrammer.

Det er disse dynamiske farveskiftende egenskaber, de amerikanske forskere tror, kan udnyttes.

Bøvlet at få ind og ud

Kort fortalt kan det ske ved, at proteinet indsættes i en polymeriseret gel, hvor laserstråler danner et interferens-mønster med de gemte informationer

For at læse dataene skal et system sende en enkelt, ikke særlig kraftig, rød laserstråle tilbage igennem interferens-mønstret. Fordelen ved den lagringsmetode er, at holografisk hukommelse benytter tre dimensioner i stedet for to dimensioner kendt fra harddiske og flash-RAM.

Sammen med P.S. Ramanujam og Husain Imam forskede Lars Lindvold i 1992-1995 i bacteriorhodopsinets egenskaber som cache-lager på optiske computere.

»Bacteriorhodopsin viste sig at være et glimrende materiale til holografisk lagring, men bøvlet med at få data ind og ud af dette materiale via en såkaldt rumlig lysmodulator vil gøre teknologien for tung i forhold til kendt teknologi. Derimod viste det sig, at man kunne anvende materialet i forbindelse med laser projektions systemer med fordel,« beretter Lars Lindvold.

Ifølge hans kendskab er IBM med sin forskningsafdeling i San Jose én af de virksomheder, der har forsket seriøst i holografisk datalagring.

De amerikanske computereksperter har påvist, at der blandt andet er potentiale i bakteriens purpur-farvede protein. Men vel at mærke ikke dagligdags eller kommercielle fremtidsudsigter i den første eller fjerde omgang.

Da Lars Lindvold så teknikken i brug, foregik det således også med, hvad seniorforskeren betegner sin "en gedigen mængde optiske elementer".

»Det kræver optik for over en million kroner og er slet ikke noget udstyr, der umiddelbart kan stoppes ind i en cd-afspiller,« konstaterer han.

Umanerlig høj markedspris

Lars Lindvold tror endvidere, at flere faktorer står i vejen for bacteriorhodopsins forretningsmæssige gennemslagskraft i den nærmeste fremtid.

Såsom at Intels stifter, Gordon Moores lov om, at antallet af transistorer på en chip fordobles for hver 18 måned har vist sig stadig at holde stik, samtidig med at prisen på konventionel datalagring falder støt.

Og at standarderne for konventionel datalagring er sat, hvorimod teknologi med det purpur farvede proteins hologram kræver væsentligt ændrede standarder. I øjeblikket er input/output-teknologierne langt fra velegnede.

Endelig er markedsprisen for bacteriorhodopsin i øjeblikket på omkring 750 kroner for 0,001 gram af proteinet. En plade med den lagringskapacitet, som Connecticuts Universitet omtaler, vil derfor kræve cirka 30 milligram bacteriorhodopsin svarende til 22.500 kroner i materialepris.

Den hurdle kan dog uden tvivl løses, hvis der kom en voldsom stigning i efterspørgslen på bacteriorhodopsin.