La naturaleza ofrece soluciones de diseño que la electrónica moderna solo ahora comienza a aprovechar. El ADN, conocido por codificar la vida, también destaca por su densidad de información: aproximadamente 215 millones de gigabytes por gramo. Investigadores de Penn State han convertido esa capacidad teórica en una pieza funcional de hardware al combinar ADN sintético con capas de perovskita para crear un memristor de muy bajo consumo.
Este avance surgió de la necesidad de memorias que soporten cargas crecientes de cálculo —especialmente para inteligencia artificial y computación neuromórfica— sin multiplicar su demanda energética.
El equipo liderado por Kavya S. Keremane y Bed Poudel demostró que la coherencia estructural del ADN sintético y las propiedades electrónicas de la perovskita pueden integrarse para obtener canales estables de transporte de carga y capacidades de retención de estado.
De la biología a la ingeniería: materiales y método
Los investigadores partieron de oligómeros de ADN sintético —fragmentos cortos y rígidos diseñados con secuencias y longitudes específicas— en lugar de las largas cadenas naturales.
Ese control molecular permitió una arquitectura nanoscale reproducible capaz de alinearse y acoplarse con materiales semiconductores. Sobre esos oligómeros aplicaron un proceso de doping con nanopartículas de plata para dotarlos de conductividad y direccionar el flujo electrónico.
Interfaz con perovskita
La otra pieza del rompecabezas fue una capa quasi-bidimensional de perovskita cristalina, un semiconductor ya conocido por su eficiencia en células solares y dispositivos ópticos. Al ensamblar la perovskita con las hebras de ADN dopado, se formaron canales híbridos que permiten el desplazamiento de electrones con voltajes extremadamente bajos: por debajo de 0.1 volt.
Esa sinergia es la base del memristor que recuerda estados eléctricos incluso sin suministro continuo.
Rendimiento y ventajas frente a tecnologías convencionales
El dispositivo exhibe varias métricas relevantes. Consume aproximadamente 100 veces menos energía que memorias tradicionales comparables y ofrece una densidad de almacenamiento muy superior gracias al aporte del ADN. Además, las pruebas mostraron estabilidad operativa prolongada: funcionamiento sostenido durante más de seis semanas a temperatura ambiente y tolerancia a temperaturas cercanas a los 250 °F (aprox.
121 °C), lo que mejora notablemente los parámetros de muchos dispositivos basados únicamente en perovskitas.
Implicaciones para la computación neuromórfica
Los memristores son clave para sistemas que buscan integrar almacenamiento y procesamiento en el mismo lugar, emulando la eficiencia de sinapsis neuronales. Al reducir la energía necesaria para almacenar información y aumentando la densidad, este enfoque facilita arquitecturas neuromórficas más compactas y escalables, especialmente útiles en cargas de trabajo de IA que demandan correlacionar múltiples entradas simultáneamente.
Diseño molecular y perspectivas
Un componente decisivo fue la capacidad de diseñar secuencias de ADN sintético por ordenador, ajustando longitud y composición para lograr orden estructural y propiedades eléctricas concretas. Como explica la coautora Neela H. Yennawar, ese control permite transformar al ADN de un macromolécula biológica en una plataforma nanomaterial programable, susceptible de ser dopada con distintos iones o nanopartículas según la función deseada.
Los autores señalan que la combinación —y no el uso aislado de cada material— es la responsable de los resultados robustos. El equipo ha publicado sus hallazgos en Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202530539) y ha presentado una solicitud de patente para proteger el diseño. Además, la investigación contó con apoyo de la National Science Foundation, los National Institutes of Health, Penn State y la Universidad de Minnesota.
Pasos siguientes y aplicaciones futuras
Los investigadores planean optimizar el proceso y explorar otras aplicaciones bioinspiradas en las que componentes biológicos actúen como elementos funcionales en dispositivos electrónicos. Las posibilidades incluyen memorias de mayor escala, sensores integrados y elementos lógicos que aprovechen la modularidad del ADN sintético para funciones programables.
Este trabajo ofrece una hoja de ruta hacia una electrónica más eficiente, donde lo biológico y lo inorgánico no compiten sino que se complementan. Al integrar ADN y perovskita, la tecnología abre una vía prometedora para memorias de alta densidad y bajo consumo, requisitos clave para la próxima generación de sistemas inteligentes.
