El prototipo de dispositivo informático puede retener datos hasta por 12 horas cuando está apagado.
Los transistores orgánicos de película delgada construidos sobre plástico flexible existen desde hace suficiente tiempo como para que la gente comience a discutir la Ley de Moore para los circuitos integrados flexibles, los dispositivos de memoria para estos componentes electrónicos flexibles han sido un poco más esquivos.
Sin embargo, investigadores de la Universidad de Tsinghua, en Pekín, han desarrollado un dispositivo resistivo de memoria de acceso aleatorio totalmente flexible, denominado FlexRAM, que ofrece otro enfoque: uno líquido.
En una investigación descrita en la revista Advanced Materials, los investigadores utilizaron un metal líquido a base de galio para lograr el proceso de escritura y lectura de datos de FlexRAM. En un ejemplo de biomimetismo, las gotitas de metal líquido a base de galio (GLM) sufren mecanismos de oxidación y reducción mientras se encuentran en un entorno de solución que imita la hiperpolarización y despolarización de las neuronas.
«Este avance cambia fundamentalmente las nociones tradicionales de memoria flexible, ofreciendo una base teórica y un camino técnico para futuros robots inteligentes, sistemas de interfaz cerebro-máquina y dispositivos electrónicos portátiles/implantables», dijo Jing Liu, de la Universidad de Tsinghua.
Estos voltajes de polarización positiva y negativa definen la escritura de la información «1» y «0», respectivamente. Cuando se aplica un voltaje bajo, el metal líquido se oxida, lo que corresponde al estado de alta resistencia «1». Al invertir la polaridad del voltaje, el metal regresa a su estado inicial de baja resistencia «0». Este proceso de conmutación reversible permite el almacenamiento y borrado de datos.
Para mostrar las capacidades de lectura y escritura de FlexRAM, los investigadores lo integraron en una configuración de software y hardware. A través de comandos de computadora, codificaron una cadena de letras y números, representados en forma de 0 y 1, en una matriz de ocho unidades de almacenamiento FlexRAM, equivalente a 1 byte de información de datos. La señal digital de la computadora se convirtió en una señal analógica mediante modulación de ancho de pulso para controlar con precisión la oxidación y reducción del metal líquido.
El prototipo actual es una memoria volátil, según Jing Liu, profesor del departamento de ingeniería biomédica de la Universidad de Tsinghua. Pero Liu sostiene que el principio de la memoria permite el desarrollo del dispositivo en diferentes formas de memoria.
Esta afirmación está respaldada por el fenómeno inusual de que los datos almacenados en FlexRAM persisten incluso cuando se apaga la alimentación. En un entorno con poco o nada de oxígeno, FlexRAM puede retener sus datos durante hasta 43.200 segundos (12 horas). También exhibe un uso repetible, manteniendo un rendimiento estable durante más de 3500 ciclos de operación.
«Este avance cambia fundamentalmente las nociones tradicionales de memoria flexible, ofreciendo una base teórica y un camino técnico para futuros robots inteligentes, sistemas de interfaz cerebro-máquina y dispositivos electrónicos portátiles/implantables», dijo Liu.
Las gotas de GLM están encapsuladas en Ecoflex, un biopolímero estirable. Utilizando una impresora 3D, los investigadores imprimieron moldes Ecoflex e inyectaron gotas de metal líquido a base de galio y una solución de hidrogel de acetato de polivinilo por separado en las cavidades del molde. El hidrogel no sólo evita la fuga de solución sino que también mejora las propiedades mecánicas del dispositivo, aumentando su relación de resistencia.
«FlexRAM podría incorporarse a sistemas informáticos completos basados en líquidos, funcionando como un dispositivo lógico«, resaltó Liu. «En el presente prototipo, un conjunto de ocho unidades FlexRAM puede almacenar 1 byte de información. En esta etapa de demostración conceptual, el moldeado de resolución a escala milimétrica es suficiente para demostrar su principio de funcionamiento«, señala el experto.
«La escala de tamaño imaginable para estos dispositivos FlexRAM puede variar ampliamente». “Por ejemplo, el tamaño de cada uno de los elementos de memoria de las gotas puede ser desde gotas milimétricas hasta nanoescala. Curiosamente, como revela el presente estudio, cuanto más pequeño es el tamaño de la gota, más sensible es la respuesta de la memoria”, explicó el especialista chino.
Este trabajo innovador allana el camino para la realización de circuitos similares al cerebro, alineándose con conceptos propuestos por investigadores como Stuart Parkin en IBM hace más de una década. «FlexRAM podría incorporarse a sistemas informáticos completos basados en líquidos, funcionando como un dispositivo lógico», prevé Liu.
A medida que los investigadores e ingenieros continúan abordando desafíos y perfeccionando la tecnología, las aplicaciones potenciales de FlexRAM en robótica blanda, sistemas de interfaz cerebro-máquina y electrónica portátil/implantable podrían ser significativas.
