Mã QR nhỏ nhất thế giới chỉ có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử. Nguồn: TU Wien

Một nhóm các nhà nghiên cứu tạo ra một mã QR nhỏ đến nỗi chỉ có thể phát hiện được bằng kính hiển vi điện tử. Các nhà khoa học tại Đại học Kỹ thuật Vienna (TU Wien), hợp tác với công ty lưu trữ dữ liệu Cerabyte, đã tạo ra một mã QR chỉ có kích thước 1,98 micromet vuông, nhỏ hơn hầu hết các vi khuẩn. Thành tựu này hiện đã được chính thức xác nhận và ghi vào Sách kỷ lục Guinness.

Ngoài kích thước ấn tượng, bước đột phá này còn có thể mang lại những tác động lớn đối với việc lưu trữ dữ liệu dài hạn.

Ổn định và dễ đọc ở cấp độ nano

"Cấu trúc mà chúng tôi tạo ra ở đây tinh xảo đến mức hoàn toàn không thể nhìn thấy bằng kính hiển vi quang học," Giáo sư Paul Mayrhofer từ Viện Khoa học và Công nghệ Vật liệu của Đại học Kỹ thuật Vienna, cho biết. "Nhưng đó thậm chí còn chưa phải là điều thực sự đáng chú ý. Các cấu trúc ở quy mô micromet không phải là điều hiếm gặp ngày nay - thậm chí người ta còn có thể chế tạo các mẫu được tạo thành từ các nguyên tử riêng lẻ. Tuy nhiên, chỉ riêng điều đó thôi vẫn chưa đủ để tạo ra một mã ổn định, có thể đọc được."

Ở quy mô cực nhỏ, các nguyên tử có thể dịch chuyển vị trí hoặc lấp đầy các khoảng trống, điều này có thể xóa dữ liệu đã lưu trữ. "Những gì chúng tôi đã làm là một điều hoàn toàn khác biệt," Mayrhofer giải thích. "Chúng tôi đã tạo ra một mã QR nhỏ nhưng ổn định và có thể đọc được nhiều lần."

Vật liệu gốm sứ cho phép lưu trữ dữ liệu bền lâu

Bí quyết thành công nằm ở chính vật liệu. "Chúng tôi nghiên cứu các màng gốm mỏng, chẳng hạn như loại được sử dụng để phủ lên các dụng cụ cắt hiệu suất cao," Erwin Peck và Balint Hajas giải thích. "Đối với các dụng cụ hiệu suất cao, điều cần thiết là vật liệu phải duy trì được độ ổn định và độ bền ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt. Và đó chính xác là điều khiến các vật liệu này trở nên lý tưởng cho việc lưu trữ dữ liệu."

Sử dụng chùm ion hội tụ, các nhà nghiên cứu đã khắc mã QR vào một lớp gốm mỏng. Mỗi điểm ảnh chỉ có kích thước 49 nanomet, nhỏ hơn khoảng mười lần so với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy. Do đó, hình dạng này hoàn toàn vô hình trong điều kiện bình thường và không thể phân giải bằng ánh sáng nhìn thấy. Tuy nhiên, khi quan sát bằng kính hiển vi điện tử, mã QR có thể được đọc rõ ràng và chính xác.

Dung lượng lưu trữ cũng rất ấn tượng. Hơn 2 terabyte dữ liệu có thể nằm gọn trong diện tích của một tờ giấy A4 bằng phương pháp này. Không giống như các hệ thống lưu trữ thông thường, các thiết bị lưu trữ dữ liệu bằng gốm này có thể duy trì trạng thái nguyên vẹn vô thời hạn và không cần năng lượng để giữ lại thông tin đã lưu trữ.

Một phương pháp mới để bảo quản dữ liệu dài hạn

"Chúng ta đang sống trong thời đại thông tin, nhưng lại lưu trữ kiến ​​thức của mình trên các phương tiện có tuổi thọ ngắn đến kinh ngạc," Alexander Kirnbauer nói. Các thiết bị lưu trữ từ tính và điện tử thường mất dữ liệu chỉ sau vài năm, đặc biệt là khi không được cấp điện liên tục, làm mát và bảo trì. Ngược lại, các nền văn minh cổ đại đã khắc ghi kiến ​​thức của họ lên đá, cho phép nó tồn tại hàng nghìn năm.

"Với phương tiện lưu trữ bằng gốm sứ, chúng tôi đang theo đuổi cách tiếp cận tương tự như các nền văn hóa cổ đại, mà những chữ khắc của họ chúng ta vẫn có thể đọc được ngày nay," Kirnbauer nói. "Chúng tôi ghi thông tin vào các vật liệu ổn định, có thể chịu được sự bào mòn của thời gian và vẫn hoàn toàn có thể truy cập được bởi các thế hệ tương lai."

Một ưu điểm lớn khác là hiệu quả năng lượng. Không giống như các trung tâm dữ liệu hiện đại cần lượng điện và hệ thống làm mát đáng kể, bộ nhớ dựa trên gốm sứ có thể bảo quản thông tin mà không cần tiêu thụ năng lượng liên tục, giúp giảm tác động đến môi trường.

Kỷ lục Guinness và những ứng dụng trong tương lai

Mã QR lập kỷ lục và quy trình xác minh của nó, bao gồm cả việc đọc kết quả bằng kính hiển vi điện tử, đã được Đại học Kỹ thuật Vienna (TU Wien) và Cerabyte phối hợp thực hiện trước sự chứng kiến ​​của nhiều người. Đại học Vienna đóng vai trò là đơn vị xác minh độc lập. TU Wien đã cung cấp các cơ sở vật chất khoa học vật liệu tiên tiến cùng với các kính hiển vi điện tử độ phân giải cao tại trung tâm USTEM của trường. Kết quả này hiện đã được Guinness chính thức công nhận, với mã QR mới chỉ có kích thước bằng 37% so với mã QR giữ kỷ lục trước đó.

"Kỷ lục thế giới vừa được xác nhận chỉ đánh dấu sự khởi đầu của một bước phát triển rất hứa hẹn," Alexander Kirnbauer cho biết. "Hiện tại, chúng tôi hướng đến việc sử dụng các vật liệu khác, tăng tốc độ ghi và phát triển các quy trình sản xuất có thể mở rộng để lưu trữ dữ liệu bằng gốm sứ không chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm mà còn trong các ứng dụng công nghiệp. Đồng thời, chúng tôi đang nghiên cứu cách ghi các cấu trúc dữ liệu phức tạp hơn - vượt xa các mã QR đơn giản - một cách mạnh mẽ, nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng vào các màng mỏng gốm sứ và đọc ra một cách đáng tin cậy."

Công trình nghiên cứu này hướng đến một tương lai bền vững hơn cho việc lưu trữ dữ liệu, nơi thông tin có thể được bảo quản an toàn trong thời gian dài với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.