La bioelectrónica lleva un buen tiempo estudiando la posibilidad de sacar provecho a los organismos vivos con el fin de producir actividad eléctrica y, de algún modo, aprovecharla para hacer funcionar nuestras máquinas. Aunque en un primer vistazo pudiera tratarse de un tema digno del guion de Matrix, lo cierto es que hay todo un mundo fascinante en eso de los memristores basados en elementos orgánicos.
Unos investigadores han dado con la tecla para demostrar cómo el micelio de los hongos como el shiitake puede funcionar como memristor, un componente eléctrico con la capacidad de ‘recordar’ estados pasados. Este descubrimiento podría ser la llave de una nueva generación de dispositivos electrónicos sostenibles y biodegradables.
Qué es un memristor y por qué importa. Un memristor es un componente electrónico que combina las funciones de memoria y resistencia, capaz de “recordar” estados eléctricos anteriores. Actualmente se fabrican con materiales como el dióxido de titanio entre dos electrodos metálicos, pero su producción requiere minerales escasos y procesos industriales contaminantes y de gran coste. De ahí la importancia de buscar alternativas más sostenibles a través de materiales orgánicos.
Cómo funciona el micelio como memoria. El equipo de John LaRocco, de la Universidad Estatal de Ohio, cultivo de hongos shiitake en placas de Petri hasta su completo desarrollo. Posteriormente los deshidrataron al sol, convirtiéndolos en estructuras rígidas con forma de disco que pueden rehidratarse cuando sea necesario.
Al conectar electrodos a estas muestras y aplicar diferentes voltajes, descubrir que el micelio presenta estructuras conductoras similares a los ‘memristores’ convencionales. Según LaRocco, “si pudiéramos desarrollar un microchip que imitara la actividad neuronal real, podríamos reducir la cantidad de energía consumida cuando la máquina no está en uso”.
Los resultados del experimento. Tras dos meses de pruebas, el memristor basado en shiitake demostró capacidad para cambiar de estado eléctrico hasta 5.850 veces por segundo con una precisión cercana al 90%. Cuando se aplica una onda sinusoidal específica, aparece la característica curva en forma de ocho propia de un memristor ideal, confirmando que el micelio efectivamente recuerda el flujo eléctrico.
Aunque el rendimiento acababa disminuyendo a frecuencias más altas, conectar múltiples muestras hizo que se mejorara la estabilidad, algo que los investigadores han comparado con el efecto de red de las conexiones neuronales cerebrales.
Ventajas frente a los semiconductores tradicionales. El principal atractivo de estos memristores biológicos es su sostenibilidad. Los hongos se desarrollan a partir de biomasa orgánica, son biodegradables y su impacto medioambiental es mínimo. Además, cultivarlos es económico y su producción puede ser fácilmente escalable, desde pequeños experimentos en laboratorio hasta fabricación industrial. Además, los hongos cuentan con una resistencia excepcional a la radiación, lo que los podrían hacer también especialmente valiosos para aplicaciones aeroespaciales.
Aplicaciones potenciales y retos pendientes. La flexibilidad y escalabilidad de estos componentes abre posibilidades en campos desde computación en entornos extremos y exploración espacial hasta sistemas autónomos y dispositivos portátiles. Sin embargo, aún quedan obstáculos importantes. Y es que tal y como cuentan Desde Wired, las muestras actuales son demasiado grandes y necesitan miniaturizarse para competir con los microchips existentes. Además, las propiedades eléctricas del micelio varían entre muestras incluso cultivadas en el mismo medio, lo que hace difícil su fabricación industrial de manera estable.
Próximos pasos en la investigación. El equipo planea desarrollar técnicas para cultivar micelio y darle una forma ideal mediante impresión 3D y métodos para incorporar contactos eléctricos durante el cultivo. También están explorando la manera óptima de conservarlo a largo plazo, combinando técnicas como la liofilización y recubrimientos especiales. “la sociedad es cada vez más consciente de la necesidad de proteger nuestro entorno y preservarlo para las generaciones futuras, y ese podría ser uno de los factores impulsores de nuevas ideas biocompatibles como estas”, señalaba Qudsia Tahmina, coautora del estudio.
Más allá de los hongos. Este no es el único material orgánico que ha demostrado propiedades ‘memristivas’. Investigadores de otras universidades han experimentado con miel y sangre humanaexplorando sus posibilidades como componentes electrónicos biodegradables. La miel, por ejemplo, puede cambiar de resistencia en apenas 500 nanosegundos y es completamente biodegradable. En el caso de la sangre, científicos en India descubrieron en 2011 que podía funcionar como memristor al aplicar diferentes voltajes, manteniendo la resistencia estable durante al menos 30 minutos.
Imagen de portada | Yuval Zukerman
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