Informática

Processador líquido: gotas de água funcionam como bits

Bits líquidos

Cientistas finlandeses desenvolveram um novo conceito de computação.

Em vez de transistores, eles desenvolveram uma técnica que processa os bits de informação digital usando gotas de água.

Enquanto elétrons fluem naturalmente em materiais condutores, para guiar as gotículas de água a equipe da Universidade de Aalto usou trilhas construídas com uma superfície altamente repelente à água.

O experimento só foi possível depois que eles descobriram que duas gotículas de água correndo por essas trilhas super-hidrofóbicas não se fundem: elas rebatem umas nas outras como se fossem bolhas de bilhar.

"Eu fiquei surpreso ao descobrir que esses ricochetes entre duas gotas nunca haviam sido relatados antes, mesmo sendo um fenômeno facilmente acessível: eu fiz os testes iniciais nas folhas de plantas no jardim de minha mãe," contou Henrikki Mertaniemi, descobridor do efeito.

As trilhas foram construídas em uma superfície de cobre recoberta com prata e quimicamente modificada com um composto fluorado. Para a demonstração do conceito, as gotas moviam-se quando a placa em que estavam era inclinada pelos pesquisadores.

Lógica líquida

Embora a técnica ainda seja manual, os pesquisadores demonstraram que seu experimento com gotas de água pode virar tecnologia, que eles batizaram de "lógica super-hidrofóbica com gotas".

Eles demonstraram isto construindo três circuitos básicos usados em computação.

Porta AND/OR

Operação de uma porta AND/OR. Se uma única gota chega à porta lógica da entrada A ou da entrada B, a gotícula irá deixar a porta através da saída inferior esquerda (A + B). Somente se duas gotas chegarem à porta lógica ao mesmo tempo, uma das gotículas irá sair pelo canal no canto inferior direito (A * B).

Porta NOT/FANOUT

Operação de uma porta NOT/FANOUT. Uma fonte (1) está ligada à entrada superior esquerda. Assim, se não houver entrada pelo canal de sinal sincronizado A no canto superior direito, gera-se um sinal no canal de saída central. No entanto, se houver uma gota de entrada em A, a saída é disparada nos canais de saída mais à esquerda e mais à direita.

Memória flip-flop

Operação de uma memória flip-flop. Depois de colidir com a gota na depressão biestável no centro, as gotas que entram vão para a outra posição possível na depressão de uma maneira alternada. Assim, a saída produzida alterna entre os dois canais de saída.

Processador químico

Embora seja lento para competir com um processador eletrônico, o experimento funcionou como um "processador químico".

Para isso, a equipe injetou compostos químicos reativos nas gotas, controlando as reações químicas por meio das colisões.

A combinação das reações químicas controladas pelas colisões com as operações lógicas realizadas pelas gotículas demonstra um conceito de programação de reações químicas.

Isso permitiria a criação de biorreatores programáveis, onde as gotas funcionam como transportadores dos ingredientes, como reatores e como bits dessa "computação química".

Bibliografia:

Rebounding droplet-droplet collisions on superhydrophobic surfaces: from the phenomenon to droplet logic
Henrikki Mertaniemi, Robert Forchheimer, Olli Ikkala, Robin H. A. Ras
Advanced Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adma.201202980




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