Forschende der University of Pennsylvania haben ein hybrides Speichergerät auf der Basis von synthetischer DNA und dem Halbleiter Perowskit entwickelt. Die neue Technologie ermöglicht es, Informationen an einem Ort zu speichern und zu verarbeiten, wobei sie 100-mal weniger Energie verbraucht als herkömmliche Lösungen wie Flash-Speicher.
Der Schlüssel zum Erfolg sind kurze, starre Sequenzen synthetischer DNA, die speziell für elektronische Anforderungen entwickelt wurden. Sie werden mit Silber-Nanopartikeln „dotiert“, damit die DNA beginnt, Elektrizität zu leiten und sich in einer geordneten Struktur ausrichtet. Anschließend wird diese Schicht mit dünnen Filmen aus kristallinem Perowskit integriert – einem Material, das bereits in Solarzellen und Lasern verwendet wird.
Der resultierende Memristor speichert Informationen auch nach dem Abschalten der Stromversorgung und arbeitet bei einer Spannung von weniger als 0,1 Volt. Das Gerät funktioniert stabil bei Temperaturen von bis zu 250 Grad Fahrenheit und bleibt bei Raumtemperatur über sechs Wochen lang einsatzfähig – deutlich länger als bestehende Pendants auf Perowskit-Basis.
„Normalerweise erfordert das Speichern größerer Datenmengen mehr Energie“, bemerkt Mitautor der Studie Bed Poudel. „Unser Gerät verbraucht 100-mal weniger Energie, während die Speicherkapazität höher ist als bei herkömmlichen Speichermedien.“
Die Kombination aus DNA und Perowskit erwies sich als wesentlich effizienter als jedes Material für sich allein. Laut Kavya Keremane eröffnet dies den Weg zur Entwicklung neuromorpher Systeme, die Daten ähnlich wie Gehirnneuronen verarbeiten und den Energieverbrauch zukünftiger KI-Berechnungen erheblich senken könnten.
Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht und durch eine Patentanmeldung geschützt. Die Forschung wurde von der National Science Foundation der USA, den National Institutes of Health sowie den Universitäten von Pennsylvania und Minnesota unterstützt. Wie wird sich dies auf das Design von Rechenzentren der nächsten Generation auswirken?
