DNK je nevjerojatna. Osim što služi kao genski nacrt za svaki živi organizam, ona je zapravo prirodni sustav pohrane informacija s golemim kapacitetom. Samo jedan gram DNK može pohraniti oko 215 milijuna gigabajta podataka.

Stoga ne iznenađuje da znanstvenici već dulje istražuju kako iskoristiti DNK za pohranu podataka. Najveći je izazov, kako biološku DNK učinkovito spojiti s elektroničkim komponentama. No, čini se da je i taj izazov sad riješen.

Znanstvenici s Penn Statea razvili su novi pristup koji je riješio taj izazov i stvorili biohibridni memorijski uređaj ultra niske potrošnje energije sposoban za pohranjivanje i obradu informacija na istom mjestu.

Kako su to napravili opisali su u radu objavljenom u časopisu Advanced Functional Materials, a koliko je otkriće važno, govori i činjenica da su odmah pokrenuli postupak registracije patenta. Ističu kako se njihova tehnologija oslanja na dvije ključne komponente - sintetsku DNK napravljenu od komercijalno dostupnih, kemijski konstruiranih molekula raspoređenih u kratke genetske sekvence prilagođene specifičnim elektroničkim zahtjevima te kristalnog perovskita, poluvodiča koji se već koristi u laserima i uređajima za pohranu podataka.

'Spajanje biologije i elektronike zahtijevalo je razvoj potpuno nove platforme za materijale, koja im omogućuje besprijekorno zajedničko funkcioniranje. Kombiniranjem mogućnosti pohrane informacija DNK s iznimnim elektroničkim svojstvima perovskitnih poluvodiča, stvoren je biohibridni sustav koji iz temelja mijenja način na koji se mogu dizajnirati memorijski uređaji male snage', istaknula je u izjavi za medije, koautorica rada i postdoktorandica na Penn Stateu, Kavya S. Keremane.

Nova tehnologija za nove potrebe

Tim je, koristeći ove materijale, stvorio memorijski otpornik koji za rad treba izuzetno malo energije. Ne samo to, već i kad nestane struje, mogu sačuvati zapis prethodne aktivnosti, za razliku od klasičnih otpornika. Upravo ta sposobnost omogućuje pohranjivanje i obradu informacija na istom mjestu, što bi moglo u budućnosti omogućiti sofisticiranije oblike obrade podataka.

'Kako potražnja za umjetnom inteligencijom raste, potrebna nam je nova strategija za uređaje niske snage i velike memorije', rekao je Bed Poudel, koautor i profesor znanosti o materijalima i inženjerstva na Penn Stateu. Pojasnio je da, obično, za pohranu više informacija treba i više energije. No, njihov uređaj troši 100 puta manje energije, a kapacitet pohrane mu je veći od, primjerice, USB stickova.

Kako cijela stvar funkcionira? Istraživači su dodali srebrne nanočestice sloju prilagođenih DNK sekvenci, posebno dizajniranih da budu određenog sastava i duljine, a koje su omogućile DNK da provodi električnu energiju i da se poravnaju u urednije rasporedu. Time su transformirali DNK iz biološke makromolekule u programabilnu, multifunkcionalnu platformu nanomaterijala.

Pažljivo dizajnirane strukture DNK omogućile su im da ostvare pouzdan kretanje elektrona uz primjenu manje od 0,1 volta, ali i da uređaj bude neuobičajeno stabilan.

Istraživači su otkrili i da novi sustav može obavljati istu memorijsku funkciju kao i usporedive tehnologije, a pritom trošiti samo desetinu energije. Ta razina učinkovitosti mogla bi učiniti ovaj pristup posebno atraktivnim za buduću elektroniku dizajniranu za obradu velikih količina informacija s nižim energetskim zahtjevima.

Tim sada planira dodatno poboljšati tehnologiju i istražiti dodatne upotrebe za bioinspirirane elektroničke sustave.