viernes, 29 de junio de 2018

La computación líquida.

La idea de usar un medio líquido para computación ha existido durante décadas en las cuales se han propuesto varios enfoques distintos. Ahora investigadores del Instituto Nacional  de Estándares y Tecnología (NIST - EE.UU)  han demostrado cómo las operaciones lógicas computacionales se pueden realizar en un medio líquido atrapando iones (átomos cargados) en grafeno flotando en solución salina. De este modo se reemplaza las computadoras base silicio por otras capaces de utilizar fluidos. Entre sus ventajas potenciales este enfoque requeriría muy poco material y sus componentes blandos podrían ajustarse a formas personalizadas en, por ejemplo, el cuerpo humano.
Una película especial inmersa en líquido puede actuar como un semiconductor sólido equivalente al silicio. Por ejemplo, el material puede actuar como un transistor, el interruptor que lleva a cabo operaciones de lógica digital en una computadora. La película se puede encender y apagar ajustando los niveles de voltaje como los inducidos por las concentraciones de sal en los sistemas biológicos.
Crédito: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST)
Además, cambiando la entrada y la salida, el mismo dispositivo puede actuar como un transistor o como un dispositivo de memoria. El trabajo se centró  en una lámina de grafeno de 5,5 por 6,4 nanómetros (nm) con uno o más orificios pequeños revestidos con átomos de oxígeno. Estos poros se sabe que atrapan iones metálicos.  El grafeno se suspendió en agua que contiene cloruro de potasio, una sal que se disocia en iones de potasio y sodio. Los poros fueron diseñados para atrapar iones de potasio (una carga positiva). Al atrapar un único ion de potasio en cada poro impide la penetración de iones sueltos adicionales en el grafeno. Los iones atrapados en los poros no solo bloquean la penetración adicional de iones sino que también crean una barrera eléctrica alrededor de la membrana.  Cuando se aplican voltajes menores de 150 mV a través de la membrana, se "desconecta" cualquier penetración.  Esta se produce a voltajes de 300 mV o más.  La actividad de captura y penetración puede ajustarse aplicando diferentes niveles de voltaje a través de la membrana, creando operaciones lógicas con ceros y unos. 

Las simulaciones realizadas en el NIST sugieren la posibilidad de realizar operaciones lógicas simples. Por lo tanto, la captura de iones por voltaje en los poros podría usarse para almacenar información y en transistores ionicos sencillos, pero sensibles, para realizar operaciones lógicas sofisticadas en la computación nanofluídica.

Lectura complementaria: Aqueous Ion Trapping and Transport in Graphene-Embedded 18-Crown-6 Ether Pores.