Исследователи из Пекинского технологического института разработали необычный способ хранения информации — они научились кодировать текст во льду, управляя пузырьками воздуха. Работа опубликована в журнале Cell Reports Physical Science.
Вдохновившись природными пузырьками, захваченными внутри ледников, ученые воспроизвели этот эффект в лаборатории. Такие микрополости формируются, когда при замерзании воды вытесняются растворенные газы. Их форма — от яйцевидной до игольчатой — зависит от скорости и направления кристаллизации. Инженерам удалось точно контролировать эти параметры, регулируя температуру и направление охлаждения, они создавали слоистые структуры пузырьков в заданной последовательности.
Каждый тип пузырька обозначал символ — в системе Морзе или двоичного кода. Меняя форму и расположение, исследователи зашифровали короткие тексты. Для «чтения» такого послания достаточно сделать снимок льда, перевести его в градации серого и проанализировать изображение с помощью алгоритма, который определяет местоположение и размер пузырьков. Система затем расшифровывает закодированную информацию, например, в виде английских букв или цифр.
Такой метод будет полезен в регионах с экстремально низкими температурами, где классические способы хранения информации неэффективны или слишком затратны. В условиях Антарктики или Арктики пузырьковое письмо может стать альтернативой бумаге и радиосвязи — оно не требует энергии и способно сохраняться десятилетиями. К тому же такие послания почти незаметны — прочесть их без специального анализа невозможно.
Потенциал методики выходит за рамки передачи сообщений. Пузырьки снижают прочность льда, и если выстроить их в линию, ледяную глыбу можно будет легко разломать, как по перфорации. Похожий принцип может быть применим и к металлам — изучить пузыри внутри алюминия гораздо сложнее, но наглядный ледяной аналог позволяет лучше понять процессы кристаллизации и дефектов. В будущем ученые планируют исследовать влияние состава газа на поведение пузырьков и расширить эксперименты на трехмерные структуры.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как физики раскрыли тайну зарождения льда.