Material não biológico apresenta memória similar à do cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2023

É uma espécie de memoristor líquido, só que funcionando não com elétrons, mas com íons, como o cérebro.
[Imagem: Paul Robin et al. - 10.1126/science.adc9931]

Memórias em materiais não biológicos

Uma das áreas mais impressionantes na fronteira da pesquisa científica e tecnológica, os materiais não vivos estão abrindo possibilidades até pouco tempo nem sequer sonhadas pelos cientistas dos materiais.

Embora sejam materiais não biológicos e muito distantes de qualquer coisa que se assemelha à vida, esses materiais imitam como o cérebro armazena memórias, abrindo novas possibilidades de computação e de armazenamento de dados.

E essa família acaba de ganhar mais um membro, descoberto por Paul Robin e colegas da Escola Superior Normal de Paris e da Universidade de Manchester, no Reino Unido.

Indo além do armazenamento de memórias, Robin demonstrou que nanocanais artificiais apresentam aprendizado hebbiano - Donald Hebb [1904-1985] descreveu o processo de aprendizagem como resultado da repetição contínua de uma ação, um mecanismo básico da plasticidade cerebral.

De modo semelhante ao que ocorre nas redes neuronais, os pesquisadores conseguiram demonstrar a existência de memória - de curto e longo prazos - em canais bidimensionais em escala atômica, com diâmetros que variam desde alguns nanômetros (10^-9 m) até ângstroms (10^-10 m), a unidade em que é medida a circunferência dos átomos.

Isso foi feito usando sais simples (incluindo sal de cozinha) dissolvidos em água fluindo através desses nanocanais, aos quais também foi aplicado um campo elétrico de baixa voltagem (< 1 V). Os nanocanais "se lembram" da tensão elétrica que foi aplicada a eles, que fica registrada em sua condutância - sua condutância depende desse seu histórico de tensões recebidas.

Isso significa que o histórico de tensão anterior pode aumentar (potencializar em termos de atividade sináptica) ou diminuir (deprimir) a condução do nanocanal, criando um mecanismo de memória.

As possibilidades de uso vão da computação neuromórfica à interface entre eletrônico e biológico.
[Imagem: Paul Robin et al. - 10.1126/science.adc9931]

Memoristor líquido

Uma diferença importante entre as memórias de estado sólido e as memórias biológicas é que as primeiras funcionam por elétrons, enquanto as últimas funcionam por íons.

Embora dispositivos de memória baseados em silício ou óxido metálico de estado sólido, os chamados memoristores, venham sendo desenvolvidos há bastante tempo, esta é uma primeira demonstração importante de aprendizado por soluções iônicas simples sob baixas voltagens.

Na verdade, a equipe demonstrou dois tipos de memória, já que trabalhou com dois tipos diferentes de nanocanais: "Canais puros", obtidos pela montagem de camadas 2D de molibdenita (MoS₂), que apresentam pouca carga superficial e são atomicamente lisos, e "canais ativados", com alta carga superficial e obtidos pela corrosão por feixe de elétrons do grafite.

"Nós conseguimos mostrar dois tipos de efeitos de memória por trás dos quais existem dois mecanismos diferentes. A existência de cada tipo de memória depende das condições experimentais (tipo de canal, tipo de sal, concentração de sal, etc.)," destacou o professor Abdulghani Ismail, membro da equipe.

Isto torna esses "memoristores fluídicos" mais parecidos com a memória biológica do que os memoristores tradicionais de estado sólido, o que também lhes dá uma gama de usos potenciais mais ampla.

"Os efeitos de memória em nanocanais podem ter uso futuro no desenvolvimento de computadores nanofluídicos, circuitos lógicos e na imitação de sinapses de neurônios biológicos com nanocanais artificiais," disse o professor Lyderic Bocquet, coordenador da equipe.

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