像DNA这样的分子能够在不需要能量来源的情况下存储大量数据，但访问这些分子数据既昂贵又耗时。研究人员开发了一种在合成分子中编码信息的替代方法，并利用这种方法对11个字符的密码进行编码和解码，从而解锁计算机。

该研究成果发表在《化学》杂志上。

“分子可以长时间存储信息，而无需能量。大自然已经为我们提供了原理证明，证明了这一点。”本文通讯作者、德克萨斯大学奥斯汀分校电气工程师 Praveen Pasupathy 说道。

“这是首次尝试将信息写入塑料构件中，然后可以使用电信号读取，这使我们距离将信息存储在日常材料中更近了一步。”

硬盘和闪存等传统存储设备具有维护成本高、能耗高、使用寿命短等缺点，不适合长期数据存档。

分子或许能提供另一种选择，先前的研究表明，DNA和合成聚合物可以被设计成有效地存储信息。然而，解码这些分子通常需要昂贵的设备，例如质谱仪。

为了使分子信息更容易书写和阅读，研究小组决定尝试一种不同的方法：设计包含电化学信息的分子——一种允许使用电信号解码信息的方法。

德克萨斯大学奥斯汀分校的资深作者兼化学家 Eric Anslyn 表示：“与传统的基于光谱的系统相比，我们的方法有可能缩小到更小、更经济的设备。”

“它为化学编码与现代电子系统和设备的连接开辟了令人兴奋的前景。”

首先，研究小组使用四种不同的单体或具有不同电化学性质的分子构建块构建了一个字母表。

每个字符由四种单体的不同组合构成，总共可产生256个字符。为了测试该方法，他们利用分子字母表合成了一种链状聚合物，该聚合物代表一个由11个字符组成的密码(“Dh&@dR%P0W¢”)，随后他们利用基于分子电化学特性的方法对其进行了解码。

该团队的解码方法利用了某些链状聚合物可以通过从链末端逐个移除构建块来分解的特性。由于这些单体被设计成具有独特的电化学性质，这种逐步降解会产生电信号，可用于解读聚合物中单体的顺序身份。

“电压会提供一条信息——当前正在降解的单体的身份——因此，我们扫描不同的电压并观察分子分解的电影，这告诉我们哪个单体在哪个时间点正在降解，”Pasupathy 说。

“一旦我们确定了单体的位置，我们就可以将它们拼凑在一起，以获得编码字母表中字符的身份。”

该方法的一个缺点是，每个分子信息只能读取一次，因为解码聚合物需要降解它们。解码过程也需要时间——11 个字符的密码大约需要 2.5 小时——但该团队正在研究加快解码速度的方法。

安斯林说：“虽然这种方法还没有克服测序的破坏性或耗时性，但它朝着开发基于聚合物的数据存储的便携式集成技术的最终目标迈出了第一步。”

“下一步是将聚合物与集成电路连接起来，让计算机芯片成为存储信息的读出系统。”

更多信息： 序列定义的含二茂铁低聚氨基甲酸酯的电化学测序，Chem (2025)。期刊信息： Chem