Ученые создали запоминающее устройство на основе ДНК, потребляющее в 100 раз меньше энергии

Ученые из Университета штата Пенсильвания разработали гибридное запоминающее устройство на основе ДНК и перовскита, которое потребляет в 100 раз меньше энергии, чем традиционные накопители, такие как флеш-карты, при этом обладая более высокой плотностью хранения данных.

ДНК является не только генетическим кодом живых организмов, но и невероятно плотным носителем информации: один грамм способен вместить около 215 миллионов гигабайт данных. Интеграция этой способности в электронику открывает путь к созданию более эффективных центров обработки данных и систем для работы со сложной информацией, включая искусственный интеллект.

Исследователи, опубликовавшие работу в журнале Advanced Functional Materials, создали мемристор — резистор с памятью. В отличие от обычных резисторов, теряющих данные при отключении питания, мемристор сохраняет информацию о предыдущей электрической активности, что позволяет обрабатывать и хранить данные в одном месте, подобно нейронам мозга.

Ключевым решением стало объединение синтетической ДНК с кристаллическим перовскитом — полупроводником, уже используемым в солнечных батареях и лазерах. Синтетическая ДНК, в отличие от природной, имеет короткие и жесткие структуры, которые можно точно упорядочить на микроскопическом уровне. Для придания ДНК электропроводности в нее добавили наночастицы серебра (легирование).

«Обычно для хранения большего объема информации требуется больше энергии. Наше устройство, однако, потребляет в 100 раз меньше энергии, а емкость хранения выше, чем у традиционных устройств хранения, таких как флеш-накопители», — отметил Бед Пудэл, соавтор исследования.

Устройство работает при напряжении менее 0,1 вольта (для сравнения, в стандартной розетке 120 вольт) и стабильно функционирует при температурах до 120°C, а при комнатной температуре сохраняет работоспособность более шести недель, что значительно превосходит показатели существующих перовскитных устройств памяти.

«Природа уже имеет решение — нам просто нужно его найти и применить. Эта работа по интеграции ДНК в электронику дает представление о том, что возможно», — добавил Пудэл.