محققان دانشگاه ایالتی اوهایو با استفاده از قارچهای شیتاکه، میکروچیپهای زیستی ساختهاند که میتوانند دادهها را مانند نیمههادیها ذخیره و بازیابی کنند.
به گزارش تکناک، این تحقیق نشان میدهد که قارچها میتوانند به عنوان ممریستورهای زیستی (قطعات ریز مقیاس برای پردازش و ذخیره دادهها) عمل کنند، به این معنا که قارچهای شیتاکه قادر به ایجاد الگوهای حافظه مشابه با چیپهای نیمههادی با مصرف انرژی بسیار کمتر و اثرات محیطی تقریباً صفر هستند.
ممریستورها که به عنوان «مقاومتهای حافظه» شناخته میشوند، اجزای مدار الکترونیکی هستند که مقاومت آنها بسته به مقدار جریان عبوری از آنها تغییر میکند. این ویژگی، بهطور مؤثر به ممریستورها اجازه میدهد که به یاد بیاورند چه میزان جریان از آنها عبور کرده است و بر اساس آن تغییراتی در عملکرد خود ایجاد کنند. ممریستورهای سنتی از مواد معدنی کمیاب و سیلیکون ساخته میشوند، که نیاز به فرایندهای تولید پیچیده و مصرف انرژی زیادی دارند. این در حالی است که قارچها و میسیلیوم (شبکه زیرزمینی رشتههای قارچ) میتوانند در دماهای اتاق رشد کنند و در انتهای چرخه حیات خود بهراحتی کمپوست شوند.
بیشتر بخوانید: دانشمندان قصد دارند باکتریها را به رایانههای زنده تبدیل کنند
تیم تحقیقاتی دانشگاه ایالتی اوهایو، قارچهای شیتاکه و دکمهای را روی یک زیرلایه آلی در محیطهای پتریدیش کشت دادند تا نمونههایی از میسیلیوم رشد کنند. سپس این شبکههای میسیلیومی خشک و به مدارهای الکترونیکی متصل شدند. هنگامی که ولتاژهایی از 10 هرتز تا 5850 هرتز به این مدارها اعمال شد، عملکرد مدارهای قارچی مشابه ممریستورهای ارگانیک مشاهده شد. یافتههای آنها در مجله PLOS One منتشر شده است.
محققان با استفاده از این دستگاهها به عنوان حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، دریافتند که ممریستور قارچی قادر است بین حالتهای الکتریکی سوئیچ کند و دادهها را حفظ نماید. این عملکرد در حدود 90 درصد دقت تا سرعت 5850 سیگنال در ثانیه انجام میشود و در فرکانسهای پایینتر، دقت سوئیچینگ تا 95 درصد نیز افزایش مییابد. این نتایج نشان میدهند که قارچها میتوانند بهطور مؤثر برای ذخیره و بازیابی دادهها در سیستمهای کامپیوتری زیستی استفاده شوند.
بیشتر بخوانید: ساخت سیناپس مصنوعی که با آب و نمک کار میکند
اگرچه این میکروچیپهای زیستی هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، اما محققان امید دارند که در آینده بتوانند اندازه دستگاههای قارچی را برای استفاده در دنیای واقعی کاهش دهند. علاوه بر این، استفاده از قارچها برای ساخت باتریها و تولید برق نیز در دست تحقیق است. میسیلیوم به دلیل داشتن ساختاری سهبعدی و خودترمیمشونده، مشابه نورونهای مغز، توانایی حمل و انتقال سیگنالهای الکتریکی را دارد، که آن را به یک گزینه امیدوارکننده برای فناوریهای آینده تبدیل میکند.
یکی از مهمترین مزایای استفاده از قارچها به عنوان ممریستور، مزیتهای زیستمحیطی آنها است. برخلاف فناوریهای کنونی که برای تولید نیمههادیها به مواد معدنی کمیاب و فرایندهای تولید انرژیبر نیاز دارند، قارچها بهراحتی در طبیعت قابل کشت و تجزیه هستند و در طول فرایند تولید آنها هیچگونه آسیب زیستمحیطی ایجاد نمیشود.
با توجه به پیشرفتهای جدید در این حوزه، استفاده از قارچها برای ساخت میکروچیپهای زیستی و سایر دستگاههای کامپیوتری ممکن است تحولی بزرگ در صنعت فناوری اطلاعات بهوجود آورد. این تحقیق میتواند بهویژه در آینده برای ساخت سیستمهای کامپیوتری کمهزینه، خودترمیمشونده و سازگار با محیط زیست نقشی حیاتی ایفا کند.
