Foto: TU Wien

Rekordně malý QR kód: Co to znamená pro budoucnost ukládání dat?

Vědci z Technické univerzity ve Vídni vytvořili mikroskopický QR kód tak malý, že je viditelný pouze elektronovým mikroskopem – menší než většina bakterií a nyní oficiálně světový rekord. Ale nejde jen o velikost; jde o trvanlivost. Tým vyryl data do ultra stabilních keramických materiálů, čímž otevřel dveře k ukládání informací, které by mohly přetrvat po staletí nebo dokonce tisíciletí bez potřeby energie nebo údržby.

Autor původního článku: redakce

Jak malý může QR kód být?

Tým výzkumníků posunul hranice na extrém tím, že vytvořil QR kód tak malý, že je detekovatelný pouze elektronovým mikroskopem. Vědci z TU Wien, ve spolupráci s firmou Cerabyte, vyrobili QR kód měřící pouhých 1,98 čtverečních mikrometrů, což je menší než většina bakterií. Tento úspěch byl nyní oficiálně potvrzen a zaznamenán v Guinnessově knize rekordů.

Stabilita a čitelnost na nanoměřítku

„Struktura, kterou jsme zde vytvořili, je tak jemná, že ji nelze vůbec vidět optickými mikroskopy,“ říká profesor Paul Mayrhofer z Institutu věd o materiálech a technologiích TU Wien. „Ale to není ani ta skutečně pozoruhodná část. Struktury na mikrometrové škále nejsou dnes nic neobvyklého – je dokonce možné vyrábět vzory z jednotlivých atomů. Avšak to samo o sobě nevede ke stabilnímu, čitelnému kódu.“

Na extrémně malých škálách se atomy mohou posouvat nebo vyplňovat mezery, což může vymazat uložená data. „To, co jsme udělali, je něco zásadně odlišného,“ vysvětluje Mayrhofer. „Vytvořili jsme malý, ale stabilní a opakovaně čitelný QR kód.“

Keramické materiály umožňují trvanlivé ukládání dat

Klíčem k tomuto úspěchu je samotný materiál. „Provádíme výzkum tenkých keramických filmů, jako jsou ty, které se používají pro povlakování vysoce výkonných řezných nástrojů,“ vysvětlují Erwin Peck a Balint Hajas. „Pro vysoce výkonné nástroje je zásadní, aby materiály zůstaly stabilní a trvanlivé i za extrémních podmínek. A to je přesně to, co činí tyto materiály ideálními pro ukládání dat.“

Pomocí zaostřených iontových paprsků vyryli vědci QR kód do tenké keramické vrstvy. Každý pixel měří pouhých 49 nanometrů, což je asi desetkrát menší než vlnová délka viditelného světla. Výsledkem je, že vzor je za normálních podmínek zcela neviditelný a nelze jej rozlišit pomocí viditelného světla. Avšak při pohledu elektronovým mikroskopem lze QR kód jasně a spolehlivě přečíst.

Nový přístup k dlouhodobému uchování dat

„Žijeme v informačním věku, přesto ukládáme naše znalosti na média, která jsou překvapivě krátkodobá,“ říká Alexander Kirnbauer. Magnetická a elektronická úložná zařízení často ztrácejí data již po několika letech, zejména bez nepřetržitého napájení, chlazení a údržby. Naopak starověké civilizace vytesaly své znalosti do kamene, což jim umožnilo přežít tisíce let.

„S keramickými úložnými médii sledujeme podobný přístup jako starověké kultury, jejichž nápisy můžeme číst dodnes,“ říká Kirnbauer. „Píšeme informace do stabilních, inertních materiálů, které mohou odolávat plynutí času a zůstat plně přístupné budoucím generacím.“

Guinnessův rekord a budoucí aplikace

Rekordní QR kód a jeho ověřovací proces, včetně čtení elektronovým mikroskopem, byly provedeny společně TU Wien a Cerabyte před svědky. Univerzita ve Vídni sloužila jako nezávislý ověřovatel. TU Wien poskytla pokročilá zařízení pro vědu o materiálech spolu s vysokorozlišovacími elektronovými mikroskopy ve svém centru USTEM. Výsledek byl nyní oficiálně uznán Guinnessem, přičemž nový QR kód měří pouze 37 % velikosti předchozího držitele rekordu.

„Nyní potvrzený světový rekord znamená jen začátek velmi slibného vývoje,“ říká Alexander Kirnbauer. „Nyní máme za cíl použít další materiály, zvýšit rychlosti psaní a vyvinout škálovatelné výrobní procesy, aby keramické úložiště dat mohlo být použito nejen v laboratořích, ale také v průmyslových aplikacích. Současně zkoumáme, jak lze složitější datové struktury – daleko za jednoduchými QR kódy – robustně, rychle a energeticky efektivně zapisovat do keramických tenkých filmů a spolehlivě číst.“