La química también es una base adecuada para almacenar información. El bit químico, o ‘chit’, es una disposición simple de tres gotitas en contacto entre sí, en las que se producen reacciones oscilatorias.

Así lo han demostrado experimentos en el Instituto de Física Química de la Academia Polaca de Ciencias de Varsovia, que ponen a la química en el plano de la informática tradicional, donde los datos se almacenan en bits, o la informática cuántica, donde lo hacen en qbits. El estudio se publica en Physical Chemistry Chemical Physics.

En la memoria electrónica típica, los ceros y los unos son registrados, almacenados y leídos por fenómenos físicos como el flujo de electricidad o el cambio de propiedades eléctricas o magnéticas.

Konrad Gizynski y Jerzy Gorecki, del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias (IPC PAS) de Varsovia, han demostrado una memoria de trabajo basada en fenómenos químicos. Aquí se almacena un solo bit en tres gotitas adyacentes, entre las que se propagan frentes de reacción química de forma constante, cíclica y de una manera estrictamente definida.

El fundamento químico de esta forma de memoria es la reacción de Belousov-Zhabotinsky (BZ). El curso de la reacción es oscilatorio. Cuando termina un ciclo, los reactivos necesarios para iniciar el siguiente ciclo se reconstituyen en la solución. Antes de que se detenga la reacción, normalmente hay varias decenas a cientos de oscilaciones. Se acompañan de un cambio regular en el color de la solución, causado por la ferroina, el catalizador de reacción.

El segundo catalizador utilizado por los investigadores de Varsovia fue el rutenio. La introducción del rutenio hace que la reacción BZ se vuelva fotosensible: cuando la solución se ilumina con luz azul, deja de oscilar. Esta característica hace posible controlar el curso de la reacción.

«Nuestra idea para el almacenamiento químico de la información era simple. Desde nuestros experimentos anteriores, sabíamos que cuando las gotas de Belousov-Zhabotinsky están en contacto, los frentes químicos pueden propagarse de gotita a gotita. Por lo tanto, decidimos buscar los sistemas de gotas más pequeños en los que las excitaciones podrían tener lugar de varias maneras, con al menos dos siendo estables. Podemos entonces asignar una secuencia de excitaciones a un valor lógico de 0, otra al 1, y con el fin de cambiar entre ellos y forzar un cambio particular de estado de la memoria, podríamos utilizar la luz «, explica el profesor Gorecki.

Los experimentos se llevaron a cabo en un recipiente lleno con una capa delgada de solución lipídica en aceite. Se añadieron pequeñas cantidades de solución oscilante al sistema con gotitas formadas en una pipeta. Estos se colocaron por encima de los extremos de las fibras ópticas llevadas a la base del recipiente. Para evitar que las gotitas se deslizaran fuera de las fibras ópticas, cada una fue inmovilizada por varias varillas que sobresalían de la base del recipiente.

Como colofón de sus pruebas, los investigadores observaron trillizos de gotitas colindantes dispuestas en un triángulo, en el que están en contacto entre sí. Los frentes químicos pueden propagarse aquí de muchas maneras: Las gotitas pueden oscilar simultáneamente en la anti-fase, dos gotitas pueden oscilar simultáneamente y forzar oscilaciones en la tercera, etc. Los investigadores estaban más interesados en los modos de rotación, en los cuales los frentes químicos pasaban de gotita a gotita en una secuencia 1-2-3 o en la dirección opuesta (3-2-1).

Una gotita en la cual la reacción de Belousov-Zhabotinsky prosigue excita rápidamente, pero toma mucho más tiempo para que vuelva a su estado inicial y solamente entonces puede volverse excitada otra vez. Por lo tanto, si en el modo 1-2-3 la excitación llegara a la gota tres con demasiada rapidez, no llegaría a la gota para iniciar un nuevo ciclo, porque la gotita no tendría suficiente tiempo para «descansar». Como resultado, el modo de rotación desaparecería. Los investigadores sólo estaban interesados en los modos de rotación capaces de múltiples repeticiones del ciclo de excitaciones. Tenían una ventaja añadida: los frentes químicos que circulan entre las gotitas se asemejan a una onda espiral, y las ondas de este tipo se caracterizan por una mayor estabilidad.

Los experimentos mostraron que ambos modos de rotación estudiados son estables, y si un sistema entra en uno de ellos, permanece hasta que la reacción de Belousov-Zhabotinsky cesa. También se demostró que al seleccionar correctamente el tiempo y la longitud de iluminación de las gotitas apropiadas, se puede cambiar la dirección de rotación de las excitaciones. El sistema de gotitas triple, con múltiples frentes químicos, era así capaz de almacenar permanentemente uno de dos estados lógicos.

«De hecho, nuestro bit químico tiene un potencial ligeramente mayor que el bit clásico. Los modos de rotación que utilizamos para registrar los estados cero y uno tuvo los períodos de oscilación más cortos de 18,7 y 19,5 segundos, respectivamente. Si el sistema oscilaba más lento, podría hablarse de un tercer estado lógico adicional», comentó Gizynski, quien señaló que este tercer estado podría utilizarse, por ejemplo, para verificar la exactitud del registro.

Fuente: Europa Press