Revolutionäre Speichertechnologie: Hydrogel-Würfel ermöglichen dynamische Datenspeicherung

Ein weiches, LEGO-ähnliches Hydrogel-System ermöglicht die reversible 3D-Informationscodierung durch supramolekulare Assemblierung und orthogonale Stimulus-Reaktionen, was über 800 Milliarden Datenkonfigurationen in einem 5×5-Array ermöglicht. Diese kostengünstige, rekonfigurierbare Plattform unterstützt die dynamische Datenspeicherung, Maskierung und Umschreibung. Stellen Sie sich vor, die Teile eines Codes könnten wie LEGO-Blöcke neu angeordnet werden – nicht digital, sondern physisch – und die gespeicherten Informationen könnten ihre Form, ihr Format ändern oder sogar auf Befehl verschwinden. Genau das haben Forscher der Beijing University of Chemical Technology erreicht – mit weichen, geleeartigen Materialien.

Das Team unter der Leitung der Professoren Feng Shi und Mengjiao Cheng entwickelte eine neue Art von rekonfigurierbarem Informationscode unter Verwendung makroskopischer Hydrogele, die auf externe Reize wie Hitze, Salz oder Licht reagieren. Wenn diese Hydrogel-Würfel kombiniert werden, verriegeln sie sich durch reversible chemische Wechselwirkungen. "Aber im Gegensatz zu festen QR-Codes oder Barcodes kann dieses System Informationen in drei Dimensionen speichern, löschen, umschreiben und umformen", teilt Shi mit.

Jede Hydrogel-Einheit reagiert unabhängig auf verschiedene Umweltauslöser. Wenn sie in einem 5×5-Raster zusammengesetzt werden, kann die Struktur über 800 Milliarden verschiedene Konfigurationen speichern – ein dramatischer Sprung gegenüber herkömmlichen statischen Systemen. "Das Ergebnis ist eine Materialplattform, auf der Informationen nicht nur einmal geschrieben, sondern kontinuierlich aktualisiert oder transformiert werden können, was potenzielle Anwendungen in intelligenten Etiketten, biomedizinischen Tags, Umweltsensoren und sicherer Datenkodierung eröffnet", fügt Shi hinzu.

"Der Schlüssel liegt nicht nur im Material, sondern in der Grenzflächenchemie zwischen jedem Würfel", sagt Cheng. "Indem wir programmieren, wie jede Oberfläche auf ihre Umgebung reagiert, schaffen wir ein System, in dem sowohl der Fluss als auch die Transformation von Informationen kontrollierbar werden. So kombinieren wir Durchsatz mit Flexibilität."

Das Konzept ist von LEGO-Blöcken inspiriert – nicht in Größe oder Form, sondern in der Logik. Jede Hydrogel-Einheit verhält sich wie ein modulares Element, das ausgetauscht oder neu ausgerichtet werden kann, ohne das Ganze zu beschädigen. "Die Reversibilität wird durch reversible supramolekulare Chemie ermöglicht, bei der die Kräfte, die die Würfel zusammenhalten, stark genug sind, um an Ort und Stelle zu bleiben, aber schwach genug, um bei Bedarf auseinander zu gehen", erklärt Shi.

Dieser Ansatz basiert nicht auf Elektronik oder Batterien. Stattdessen arbeitet er mit weichen Materialien, was ihn kostengünstig, energieeffizient und skalierbar macht. "Wir bauen Informationssysteme aus der Materie selbst – wo Materialien nicht nur Informationen tragen, sondern sie werden", sagt Cheng. Weitere Informationen finden Sie unter https://doi.org/10.1016/j.supmat.2025.100099.