En un giro fascinante hacia la electrónica sostenible, científicos han descubierto que elementos tan cotidianos como los hongos shiitake, la miel y la sangre humana poseen una capacidad insólita: actuar como memristores. Estos componentes electrónicos, fundamentales para almacenar y procesar información al “recordar” estados eléctricos previos, abren un nuevo horizonte para la bioingeniería y la electrónica biodegradable, con promesas para la medicina y la industria aeroespacial.
Descubriendo el Poder de los Memristores
Un memristor es un componente clave en la electrónica moderna, caracterizado por su habilidad para almacenar datos modificando su resistencia eléctrica. Esta propiedad permite a los circuitos mantener un “recuerdo” de su actividad eléctrica pasada. Tradicionalmente, estos dispositivos se fabrican utilizando finas capas de materiales como el dióxido de titanio, situadas entre dos electrodos metálicos. La magia ocurre cuando se aplica un voltaje, lo que genera filamentos conductores capaces de modificar la resistencia, y consecuentemente, la información almacenada. Invertir la polaridad del voltaje revierte este proceso, dotando al dispositivo de una memoria eléctrica volátil.
La creciente necesidad de alternativas más ecológicas y sostenibles ha impulsado la investigación hacia la utilización de materiales biológicos y accesibles para el desarrollo de estas tecnologías. El objetivo es claro: reducir el impacto ambiental de la electrónica.
Hongos Shiitake: Un Nuevo Jugador en la Electrónica
Un estudio innovador de la Universidad Estatal de Ohio, liderado por el investigador John LaRocco, ha revelado el potencial de los hongos shiitake como memristores. Tras cultivar nueve muestras en condiciones controladas y optimizadas, el equipo logró que estos hongos, una vez secos y rehidratados, alcanzaran una conductividad adecuada. La estructura interna del hongo se demostró capaz de formar caminos conductores similares a los de los memristores convencionales.
Las pruebas de voltaje y frecuencia demostraron que los hongos shiitake exhibieron un comportamiento memristivo ideal en un impresionante 90% de los casos, operando con señales de hasta 5,85 kilohertzios. Aunque estas frecuencias son menores que las de los materiales tradicionales, John LaRocco destacó el «rendimiento sorprendentemente bueno» de estos organismos.
Más allá de su funcionalidad electrónica, los hongos shiitake ofrecen ventajas únicas: una resistencia excepcional a la radiación y a condiciones ambientales extremas. «Están creciendo en troncos en Fukushima y en muchas zonas muy agrestes del mundo», señaló LaRocco, resaltando su adaptabilidad. La posibilidad de cultivarlos a gran escala facilita su integración en la manufactura de dispositivos electrónicos verdes. Si bien la creación de procesadores gráficos a base de hongos es un escenario lejano, las aplicaciones en los sectores aeroespacial y médico se presentan como un futuro prometedor.
La Dulce Alternativa: Miel como Memristor
En 2022, un equipo de la Universidad Estatal de Washington, bajo la dirección de Feng Zhao, exploró el potencial de la miel para combatir la creciente problemática de los residuos electrónicos. Zhao subrayó que «la electrónica moderna genera 50 millones de toneladas de residuos electrónicos al año… y la miel ofrece una alternativa biodegradable«.
El proceso implicó mezclar miel comercial con agua, eliminar burbujas de aire y extender la solución sobre cobre. Tras hornear la mezcla a 90℃ (194℉) durante 9 horas, se obtuvo una capa de miel de 2,5 micrómetros. Esta capa actuó como dieléctrico, permitiendo la formación y disolución controlada de filamentos conductores de cobre al aplicar voltajes. El memristor de miel logró alternar entre estados de baja y alta resistencia en tan solo 500 y 100 nanosegundos, velocidades comparables a las de algunos materiales convencionales.
Las ventajas de la miel son notables: bajo costo, alta disponibilidad y completa biodegradabilidad, ya que se disuelve en agua sin generar residuos tóxicos. El equipo de Zhao recomendó el uso de metales solubles como el magnesio o el tungsteno para lograr una biodegradabilidad total, aunque el rendimiento de estas combinaciones aún está bajo estudio.
Sangre Humana: Un Memristor Biológico Revolucionario
Un avance pionero tuvo lugar en 2011 en India, cuando investigadores evaluaron la sangre humana como un posible material memristor, apenas tres años después de la invención del primer dispositivo de este tipo. El experimento consistió en llenar un tubo de ensayo con sangre fresca tipo O+, insertar dos sondas conductoras y aplicar voltajes de 1, 2 y 3 voltios. Se simularon condiciones fisiológicas permitiendo el flujo de sangre a razón de una gota por segundo.
Aunque los ensayos fueron preliminares, los resultados indicaron que la resistencia de la sangre podía ser modulada por el voltaje aplicado y mantenía una variación inferior al 10% durante 30 minutos. Los autores concluyeron que su dispositivo se comportaba como un «memristor de sangre humana». Esta propiedad abre la puerta a aplicaciones médicas para tratar desequilibrios iónicos, utilizando componentes electrónicos basados en tejido humano. Investigaciones recientes han explorado memristores de sangre para abordar afecciones como la hiperglucemia y la miopía.
Un Futuro Sostenible con la Electrónica Verde
La comparación entre hongos, miel y sangre como materiales para memristores subraya el enorme potencial de la electrónica verde. Cada material aporta ventajas únicas: los hongos destacan por su robustez y disponibilidad; la miel ofrece una solución económica y biodegradable; y la sangre abre vías para aplicaciones médicas sin precedentes. Los desafíos persisten, incluyendo la velocidad de operación y la integración completa de materiales biodegradables.
A pesar de las limitaciones actuales para crear procesadores complejos, el desarrollo de dispositivos electrónicos sostenibles, adaptados a entornos hostiles o necesidades médicas específicas, se perfila como una posibilidad real y emocionante en un futuro cercano.
Fuente: Infobae