Nuevas tecnologías de memoria basada en líquidos

El crecimiento de datos es imparable y se necesitan tecnologías que permitan almacenar toda la información que se genera cada día, mucha de ella durante largos períodos de tiempo. El almacenamiento HDD o la cinta magnética son las más utilizadas actualmente para este propósito, pero están surgiendo propuestas innovadoras que pretenden dar respuesta a la necesidad de almacenar grandes cantidades de datos a largo plazo, más enfocadas a la ultra alta densidad que al rendimiento.

Entre ellas la que acapara más espacio en los medios en los últimos años es la de almacenamiento en ADN, un campo en el que están trabajando muchos académicos en todo el mundo. Pero hay otros enfoques muy interesantes, como el de memoria basada en líquidos, que abarca tecnologías como la memoria electrolítica o la memoria coloidal. Estas dos propuestas se consideran cada vez más como una alternativa para las necesidades de almacenamiento de alta densidad y durabilidad, que en el futuro podrían complementar al almacenamiento magnético (HDD, cinta) o electrónico (NAND flash, 3D Xpoint, etc.). en un reciente artículo publicado recientemente en EETimes, tras el último Taller Internacional de Memoria 2022, los expertos describen más en profundidad estas dos tecnologías.

La memoria coloidal es el primer concepto de memoria basado en líquido introducido por el Hub de I+D de nanotecnologías IMEC, y se basa en utilizar un líquido como el agua como soporte principal de almacenamiento en forma de nanopartículas disueltas, conocidas como coloides, que albergan los datos. Sus creadores explican que se trata de utilizar un coloide formado por al menos dos tipos de nanopartículas contenidas en un repositorio. Este se une a una serie de capilares en los que se pueden insertar las nanopartículas.

Logrando que estas sean ligeramente más pequeñas que el diámetro de los capilares se puede conservar una determinada secuencia de partículas contenidas en ellos, en las que los bits se encuentran codificados. La selección y detección selectiva de estas nanopartículas se realiza mediante electrodos colocados en la entrada de cada capilar, y un circuito CMOS se encarga de controlar la matriz de electrodos.

Por el momento quedan muchos desafíos a superar para lograr que la memoria coloidal sea una realidad, pero los investigadores de IMEC están trabajando tanto a nivel teórico como mediante experimentos prácticos para dar vida a esta idea. Y se están realizando esfuerzos para llevar a cabo la primera prueba de concepto de una memoria coloidal funcional.

Por su parte, la memoria electrolítica también emplea un depósito de líquido u una matriz de capilares, pero los iones metálicos están disueltos en el líquido uy las operaciones de lectura y escritura se realizan mediante técnicas de electrodeposición y electrodisolución más conocidas. Como explican en este extenso artículo, en el fluido se disuelven al menos dos iones metálicos y el depósito se conecta a una serie de capilares. En el extremo inferior de cada uno de ellos se sitúa un electrodo hecho de un metal inerte como el rutenio, y el depósito está en contacto con un contraelectrodo. Así, el depósito de líquido, el electrodo y el contraelectrodo en conjunto formarían una celda electroquímica, y una densa matriz de electrodos estaría conectada a un circuito CMOS capaz de administrar cada electrodo de forma individual.

Los expertos explican que al aplicar un cierto potencial al electrodo de trabajo dentro del capilar se pueden depositar capas delgadas de uno de los metales metal sobre el electrodo. El segundo metal se puede comportar de forma similar, pero se depositará a un potencial de inicio diferente, determinado por su naturaleza química. Esto permitiría codificar la información en una pila de capas alternas, como si fuesen estratos geológicos nanométricos. La codificación puede adoptar diversas formas y los investigadores explican que la lectura de datos se realizaría invirtiendo la corriente de la celda y monitorizando el potencial de disolución.

Ya se ha demostrado la capacidad para escribir y leer la información en la memoria electrolítica mediante una primera prueba de concento, en la que se utilizaron electrodos de un tamaño medido en milímetros y también en micrómetros. Para ello empelaron compuestos de Nitruro de Cobalto y de Cobre, y se ha demostrado que los tiempos de escritura y lectura son menores en los electrodos más pequeños que en los grandes, algo clave para lograr un sistema de memoria electrolítica de alta densidad.

Ahora los investigadores del IMEC están trabajando en la segunda generación de celdas de memoria electrolíticas, con una escala de electrodos de nanómetros, y esperan mejorar el rendimiento y la densidad de celdas en las matrices. Si lo logran, esta segunda versión de memoria electrolítica podría convertirse en una solución viable de cara al futuro.

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