La bioelectrónica lleva tiempo explorando la posibilidad de utilizar organismos vivos para generar actividad eléctrica y, de alguna manera, utilizarla para el funcionamiento de nuestras máquinas. Aunque a primera vista pueda parecer un tema digno de un guión de Matrix, lo cierto es que los memristores basados en elementos orgánicos ofrecen todo un mundo fascinante.
Algunos investigadores han encontrado la clave espectáculo cómo el micelio de hongos como el shiitake puede actuar como un memristor, un componente eléctrico con la capacidad de “recordar” estados pasados. Este descubrimiento podría ser la clave para una nueva generación de dispositivos electrónicos sostenibles y biodegradables.
¿Qué es un memristor y por qué es importante? Un memristor es un componente electrónico que combina las funciones de memoria y resistencia y puede «recordar» estados eléctricos anteriores. Actualmente se fabrican con materiales como el dióxido de titanio entre dos electrodos metálicos, pero su producción requiere minerales escasos y procesos industriales costosos y nocivos para el medio ambiente. Por ello, es importante buscar alternativas más sostenibles a través de materiales orgánicos.
Cómo funciona el micelio como memoria. El equipo de John LaRocco en la Universidad Estatal de Ohio Hongos shiitake cultivados en placas de petri hasta su total desarrollo. Luego los deshidrataron al sol, convirtiéndolos en estructuras rígidas en forma de disco que pueden rehidratarse cuando sea necesario.
Al conectar electrodos a estas muestras y aplicar diferentes voltajes, descubierto que el micelio tiene estructuras conductoras similares a las de los “memristores” convencionales. Según LaRocco, «si pudiéramos desarrollar un microchip que imitara la actividad neuronal real, podríamos reducir drásticamente el consumo de energía cuando la máquina no esté en uso».
Los resultados del experimento. Después de dos meses de pruebas, el memristor basado en shiitake demostró la capacidad de cambiar el estado eléctrico hasta 5.850 veces por segundo con una precisión de casi el 90%. Cuando aplicaron una onda sinusoidal específica, apareció la característica curva en forma de ocho de un memristor ideal, lo que confirma que el micelio efectivamente almacena flujo eléctrico.
Aunque el rendimiento eventualmente disminuyó en frecuencias más altas, la conexión de múltiples muestras mejoró la estabilidad, lo que los investigadores compararon con el efecto de red de las conexiones neuronales en el cerebro.
vVentajas sobre los semiconductores convencionales. El principal atractivo de estos memristores biológicos es su sostenibilidad. Los hongos están hechos de biomasa orgánica, son biodegradables y tienen un impacto mínimo en el medio ambiente. Además, su cultivo es económico y su producción se puede escalar fácilmente, desde pequeños experimentos de laboratorio hasta la fabricación industrial. Además, los hongos tienen una resistencia excepcional a la radiación, lo que también podría hacerlos particularmente valiosos para aplicaciones aeroespaciales.
Posibles aplicaciones y próximos desafíos. La flexibilidad y escalabilidad de estos componentes abre posibilidades en áreas que van desde la informática en entornos extremos y la exploración espacial hasta sistemas autónomos y dispositivos portátiles. Sin embargo, persisten obstáculos importantes. y lo mismo ellos cuentan Desde Wired, las muestras actuales son demasiado grandes y es necesario miniaturizarlas para competir con los microchips existentes. Además, las propiedades eléctricas del micelio varían entre muestras incluso cuando se cultivan en el mismo medio, lo que dificulta su producción industrial estable.
Próximos pasos en la investigación. El equipo planea desarrollar técnicas para darle al micelio una forma ideal mediante impresión 3D y métodos para incorporar contactos eléctricos durante el cultivo. También están investigando la forma óptima de conservarlo a largo plazo combinando técnicas como la liofilización y recubrimientos especiales. «La sociedad es cada vez más consciente de la necesidad de proteger nuestro medio ambiente y preservarlo para las generaciones futuras, y este podría ser uno de los factores impulsores de nuevas ideas biocompatibles como estas». señaló Qudsia Tahmina, coautora del estudio.
Más allá de las setas. Este no es el único material orgánico que ha mostrado propiedades «memristivas». Investigadores de otras universidades. Experimentaron con miel y sangre humana.y explora sus posibilidades como componentes electrónicos biodegradables. La miel, por ejemplo, puede cambiar la resistencia en sólo 500 nanosegundos y es completamente biodegradable. En el caso de la sangre, científicos de la India descubrieron en 2011 que, al aplicar diferentes voltajes, puede actuar como un memristor y mantener estable la resistencia durante al menos 30 minutos.
Foto de portada | Yuval Zukerman
En | En medio de la crisis de la memoria RAM, Samsung da un salto con su memoria HBM4. Eso no significa buenas noticias para tu billetera