Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania hebben een hybride geheugenapparaat ontwikkeld op basis van synthetisch DNA en de halfgeleider perovskiet. De nieuwe technologie maakt het mogelijk om informatie op één plek op te slaan en te verwerken, terwijl er 100 keer minder energie wordt verbruikt dan bij traditionele oplossingen zoals flashdrives.
De sleutel tot het succes zijn korte, stijve sequenties van synthetisch DNA, speciaal ontworpen voor elektronische behoeften. Ze worden gedoteerd met zilveren nanodeeltjes zodat het DNA elektriciteit gaat geleiden en zich in een geordende structuur rangschikt. Vervolgens wordt deze laag geïntegreerd met dunne films van kristallijn perovskiet — een materiaal dat al wordt gebruikt in zonnecellen en lasers.
De resulterende memristor behoudt informatie, zelfs nadat de stroom is uitgeschakeld, en werkt bij een spanning van minder dan 0,1 volt. Het apparaat functioneert stabiel bij temperaturen tot 250 graden Fahrenheit en blijft bij kamertemperatuur meer dan zes weken operationeel — aanzienlijk langer dan bestaande analogen op basis van perovskiet.
“Normaal gesproken is er meer energie nodig om meer gegevens op te slaan,” merkt mede-auteur van het onderzoek Bed Poudel op. “Ons apparaat verbruikt 100 keer minder energie, terwijl de opslagcapaciteit hoger is dan die van traditionele opslagmedia.”
De combinatie van DNA en perovskiet bleek aanzienlijk efficiënter dan elk materiaal afzonderlijk. Volgens Kavya Keremane opent dit de weg naar het creëren van neuromorfe systemen die gegevens verwerken zoals neuronen in de hersenen en die het energieverbruik van toekomstige AI-berekeningen aanzienlijk kunnen verlagen.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Functional Materials en beschermd door een octrooiaanvraag. Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation van de VS, de National Institutes of Health en de universiteiten van Pennsylvania en Minnesota. Hoe zal dit het ontwerp van datacenters van de volgende generatie beïnvloeden?
