Nous ne pouvons plus nous contenter de construire des serveurs gigantesques pour stocker des billions de gigaoctets de données numériques. Le chimiste Steven Martens propose une solution bien plus compacte : des molécules de polymères sous forme de poudre.
Il y a cinq ans, au début de son doctorat, Steven Martens était un chimiste pur. Il étudiait les systèmes polymères – ces macromolécules présentes dans les plastiques et l'ADN – pour créer de nouvelles structures. En troisième année, il découvre que ces structures sont idéales pour stocker des informations numériques.
Steven Martens (1989) a étudié la chimie à l'Université de Gand. Après sa thèse sur les structures polymères soutenue en février, il est post-doctorant à la Faculté des sciences pharmaceutiques, où il travaille sur la lutte contre le cancer et l'immunothérapie. Ses recherches sur le stockage de données macromoléculaires se poursuivent à l'Université de Gand sous la direction du professeur Filip Du Prez.
Inspiré par un article de Nature, Martens s'intéresse au stockage alternatif d'informations. Des scientifiques britanniques avaient encodé les sonnets de Shakespeare et un extrait du discours « I have a dream » de Martin Luther King dans l'ADN.
Cette preuve de concept était révolutionnaire : stocker des données binaires (zéros et uns) sur un support invisible à l'œil nu. « Avec un kilogramme d'ADN synthétique, on pourrait stocker toutes les données mondiales », explique Martens.
« Les molécules sont des supports de données beaucoup plus compacts que les disques durs et les clés USB actuels. » Steven Martens
Ses molécules polymères en poudre surpassent l'ADN : « Un collègue a calculé que nous stockons 1,76 fois plus de données par gramme de notre poudre que par gramme d'ADN. » Une différence colossale.
Martens conçoit des molécules synthétiques pour le stockage. Il développe un codage efficace et un décodage précis, en collaborant avec informaticiens et biochimistes de l'Université de Gand.
« Les informaticiens ont créé un algorithme traduisant les bits en structures moléculaires. Nous avons synthétisé la poudre avec une structure impeccable pour éviter toute corruption des données », détaille-t-il.
Pour la lecture, des biochimistes utilisent un spectromètre de masse, produisant des séquences spectrales reconverties en bits par les informaticiens. Le cycle est complet.
L'automne dernier, dans Nature Communications, Martens et son équipe publient leur test : un code QR stocké dans une molécule et lu avec succès, renvoyant à la page Wikipédia d'August Kekulé, chimiste allemand ayant décrit la structure du benzène à Gand. « Notre travail boucle la boucle », commente Martens.
Le prototype est prometteur, mais des défis persistent : allonger les structures pour photos et vidéos, et améliorer la lecture non destructive – le spectromètre détruit les molécules analysées.
Des entreprises s'intéressent déjà à cette poudre, plus simple et moins coûteuse que l'ADN, avec moins d'erreurs.
Les disques durs et clés USB, riches en métaux rares et silice, atteignent leurs limites. Les molécules comme celles de Martens n'en dépendent pas et offrent une densité inégalée.
D'ici 2025, 4,4 billions de gigaoctets de données mondiales exigeront des data centers massifs. Les innovations comme celle de Martens, ou l'ADN des bioinformaticiens britanniques, sont essentielles.
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