Gdyby taki poziom magazynowania udało się wykorzystać w elektronice, mogłoby to doprowadzić do znacznie wydajniejszych centrów danych, szybszego przetwarzania i obsługi bardziej złożonych informacji. Problemem było dotąd włączenie biologicznej cząsteczki, jaką jest DNA, do systemów elektronicznych. Teraz naukowcy z Penn State twierdzą, że znaleźli sposób na połączenie tych dwóch światów – informuje portal SciTechDaily.
Czytaj więcej
Brytyjscy badacze stworzyli specjalny nośnik, opatrzony instrukcją wizualną, na którym zapisali cały ludzki genom. Twierdzą, że w ten sposób inform...
Jak połączono DNA z elektroniką
Ich metoda opiera się na dwóch głównych elementach. Pierwszym jest syntetyczne DNA – chemicznie zaprojektowane krótkie sekwencje przeznaczone do konkretnych funkcji elektronicznych. Drugim jest krystaliczny perowskit – półprzewodnik szeroko stosowany w ogniwach słonecznych, laserach i urządzeniach do przechowywania danych.
Czytaj więcej
Rosnące ceny pamięci, napędzane przez gigantyczne inwestycje w centra danych AI, mogą znacząco podbić ceny smartfonów i innych urządzeń elektronicz...
– Biologia i elektronika to dwa różne światy – powiedziała portalowi SciTechDaily Kavya S. Keremane, współautorka badania i badaczka materiałoznawstwa na Penn State. – Połączenie ich wymagało stworzenia zupełnie nowej platformy materiałowej, która pozwala im działać razem. Łącząc zdolność DNA do przechowywania informacji z wyjątkowymi właściwościami elektronicznymi perowskitów, stworzyliśmy system biohybrydowy, który zmienia sposób projektowania energooszczędnych pamięci – wyjaśniła.
Memrystory – pamięć inspirowana mózgiem
Naukowcy zbudowali urządzenie zwane memrystorem – rodzaj rezystora pamięciowego działającego przy bardzo niskim zużyciu energii. Tradycyjne rezystory kontrolują przepływ prądu, ale tracą zapisane informacje po odłączeniu zasilania. Memrystory działają inaczej – mogą zachować informacje i „pamiętać” kierunek przepływu prądu nawet po wyłączeniu zasilania.
Ponieważ mogą jednocześnie przechowywać i przetwarzać dane, przypominają działanie neuronów w mózgu. To czyni je obiecującymi dla zaawansowanych systemów obliczeniowych – pisze portal SciTechDaily. Problemem było jednak ich ograniczenie pod względem pojemności i efektywności energetycznej. DNA pomaga rozwiązać oba te problemy – pozwala upakować ogromne ilości danych na małej przestrzeni przy minimalnym zużyciu energii.
Czytaj więcej
Globalny niedobór chipów pamięci wywołany boomem na sztuczną inteligencję wywołał w branży smartfonów „szok jak tsunami”. Ceny telefonów osiągną w...
Naukowcy uważają, że przyszłe technologie będą coraz bardziej opierać się na tzw. obliczeniach neuromorficznych, które – podobnie jak ludzki mózg – analizują wiele danych jednocześnie i podejmują decyzje na podstawie doświadczeń. Jednocześnie ten nowy nośnik pamięci jest bardzo energooszczędny. Urządzenie zużywa 100 razy mniej energii, a oferuje większą pojemność niż tradycyjne nośniki, takie jak pamięci flash.
Jak działa nowa technologia
Aby stworzyć urządzenie, naukowcy dodali nanocząstki srebra do specjalnie zaprojektowanych sekwencji DNA i połączyli je z cienkimi warstwami perowskitu. Technika ta, zwana domieszkowaniem, pozwala zmieniać właściwości materiału – w tym przypadku umożliwiła przewodzenie prądu przez DNA i uporządkowanie jego struktury.
Połączenie DNA z dodatkiem srebra i perowskitu tworzy kanały efektywnie przewodzące prąd. Przy napięciu poniżej 0,1 wolta (dla porównania: w standardowym gniazdku w USA jest 120 V) elektrony poruszały się stabilnie, a urządzenie działało niezawodnie także przy zmianie kierunku prądu.
Czytaj więcej
Samsung, największy producent chipów pamięci, podniósł w listopadzie ceny nawet o 60 proc. proc. wykorzystując narastające niedobory. Podwyżki uder...
Urządzenie pozostało stabilne w temperaturach sięgających około 121 °C i działało w temperaturze pokojowej przez ponad sześć tygodni. Według badaczy jego parametry przewyższają obecne pamięci oparte na perowskitach, oferując podobne możliwości przy dziesięciokrotnie niższym zużyciu energii.
Zespół planuje dalsze rozwijanie technologii i badanie kolejnych sposobów wykorzystania biologii w elektronice.
