Информация кодируется за счет управления скоростью замерзания воды
Физики предложили и реализовали новый способ записи информации — с помощью пузырьков воздуха, застывающих в прозрачном льду. Ученые показали, что при контролируемом замораживании воды пузырьки формируются в зависимости от скорости промерзания, а их чередование с прозрачными участками можно использовать для записи информации. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Cell Reports Physical Science.
В условиях низких температур обычные способы хранения информации — например, на электронных носителях или бумаге, — становятся менее надежными. Электроника требует постоянного питания и плохо работает в мороз, а чернила могут выцветать или просто замерзают. Поэтому исследователи решили использовать то, что в таких условиях есть всегда — лед и воздух, чтобы закодировать данные пузырьками, образующимися в процессе замерзания воды. Однако физические механизмы образования таких пузырьков, особенно в виде тонких слоев, оставались не до конца понятны.
Для реализации идеи команда из Китая, Южной Кореи, Чехии и Гонконга под руководством Суна Мэнцзе (Mengjie Song) из Пекинского технологического института провела серию экспериментов в ячейке Хеле-Шоу (две стеклянные пластины с тонким слоем воды между ними). Физики управляли скоростью замерзания воды при помощи полупроводниковой пластины, соединенной с теплообменником, размещенной с одной из сторон ячейки. Чтобы сформировать пузырьки воздуха, ученые меняли температуру пластины от -35 до -15 градусов Цельсия. Физики показали, что воздух накапливается у фронта кристаллизации, после чего формируются и растут пузырьки, а затем захлопываются внутри льда. Этот процесс зависит от скорости замерзания: если она высокая, возникают круглые пузырьки, если низкая — вытянутые. Меняя температуру подложки исследователи добились формирования отдельных слоев с пузырьками или без них, которые легко отличить визуально.
Запись информации происходит за счет чередования таких слоев. Один слой с пузырьками может соответствовать «1», а прозрачный — «0». Таким образом можно закодировать двоичную или троичную последовательность, а также символы по азбуке Морзе. Для демонстрации метода исследователи записали в лед арабские цифры и буквы латинского алфавита. Для чтения информации физики использовали цифровую камеру и алгоритм обработки изображений: слои различаются по яркости, и их порядок можно автоматически распознать.
По словам авторов, новый подход дает возможность использования доступных ресурсов — льда и воздуха — для записи и хранения информации без дополнительных затрат энергии и специальных материалов. Это может быть полезно для записи и хранения данных в экстремальных условиях, а также для исследования механизмов формирования и распределения пузырьков во льду.
По информации https://nplus1.ru/news/2025/07/28/air-bubbles-messages-in-ice
Обозрение "Terra & Comp".
