A ideia de guardar filmes, fotos ou até bibliotecas inteiras dentro do DNA parece pertencer a um futuro distante. Por isso, manchetes sobre uma nova tecnologia desenvolvida nos Estados Unidos chamaram tanta atenção. O experimento realmente envolve DNA e memória eletrônica, mas a história por trás dele é bem diferente — e revela uma maneira surpreendente de usar moléculas biológicas na computação.
O detalhe que muda completamente a história
Pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, desenvolveram um dispositivo experimental que combina DNA sintético, nanopartículas de prata e um material semicondutor chamado perovskita.
À primeira vista, a combinação parece apontar diretamente para uma nova forma de armazenamento molecular. Afinal, o DNA já é estudado há anos como uma espécie de arquivo biológico capaz de armazenar enormes quantidades de informação usando as bases A, C, G e T.
Mas esse não é o caso aqui.
O trabalho, publicado na revista Advanced Functional Materials, apresenta um memristor, um componente eletrônico cuja resistência elétrica pode mudar e permanecer em determinado estado mesmo depois que a energia é desligada.
A diferença parece pequena, mas é fundamental. O DNA utilizado pelos pesquisadores não funciona como um arquivo. Sua sequência não representa fotos, vídeos ou documentos. Ele é empregado como parte da estrutura física que permite ao dispositivo controlar o comportamento da eletricidade.
Ou seja, a palavra “DNA” chama atenção, mas o verdadeiro protagonista da experiência está na interação entre diferentes materiais em escala microscópica.
E é justamente aí que o experimento começa a ficar interessante.
O que existe dentro dessa memória incomum
O dispositivo foi construído como uma espécie de sanduíche microscópico. Entre seus componentes estão um eletrodo inferior de óxido de índio e estanho, uma camada ativa de perovskita misturada com pequenos fragmentos de DNA sintético e um eletrodo superior de prata.
Os fragmentos utilizados possuem apenas 22 bases.
Apesar de serem moléculas de DNA, essas sequências não foram escolhidas para carregar uma mensagem genética. Elas funcionam como uma espécie de estrutura molecular, ajudando a controlar o transporte de cargas e a distribuição do campo elétrico dentro do dispositivo.
A perovskita fornece propriedades semicondutoras, enquanto a prata participa diretamente do mecanismo que permite à memória mudar de estado.
É nesse ponto que aparece o comportamento de memristor.
Quando um pulso elétrico é aplicado, íons de prata podem formar pequenos caminhos condutores entre os eletrodos. A resistência diminui e o dispositivo pode interpretar esse estado como um valor lógico. Um pulso contrário desfaz parcialmente esses caminhos, aumentando a resistência e representando o outro estado.
Assim, o “dado” não está escondido na sequência do DNA.
Ele está no estado elétrico do dispositivo.
Para recuperar a informação, não seria necessário sequenciar nenhuma molécula. Bastaria medir a resposta elétrica da célula.
A promessa energética também precisa de contexto
Outro número associado ao experimento ajudou a alimentar expectativas ainda maiores: uma redução de consumo de energia que chegou a ser apresentada como 100 vezes menor.
Mas essa comparação precisa ser entendida corretamente.
Em determinadas condições, o dispositivo opera com apenas 0,17 volt e 100 microampères, resultando em uma potência de aproximadamente 17 microwatts durante a comutação.
O problema está em interpretar isso como se a tecnologia consumisse cem vezes menos energia do que um SSD, um cartão de memória ou a memória RAM de um computador convencional.
Não é isso que o estudo demonstra.
A comparação é feita principalmente com outros memristores experimentais apresentados anteriormente na literatura científica. Portanto, trata-se de uma referência dentro de uma categoria específica de dispositivos, e não de uma disputa direta contra os sistemas de armazenamento que usamos diariamente.
Ainda assim, a pesquisa tem importância. Memórias capazes de operar com baixo consumo são consideradas interessantes para arquiteturas de computação neuromórfica e sistemas que tentam processar informações de maneira mais parecida com o funcionamento de redes biológicas.
Mas existe uma distância considerável entre demonstrar uma célula em laboratório e fabricar bilhões delas de maneira confiável.
O protótipo ainda está muito longe de virar um pendrive
Os resultados mostram justamente essa diferença.
O dispositivo alcançou cerca de 1.000 ciclos de comutação e manteve os dados durante aproximadamente 4.000 segundos, pouco mais de uma hora. Os pesquisadores também observaram estabilidade durante seis semanas em temperatura ambiente e resistência a temperaturas próximas de 121 °C.
Para uma prova de conceito em ciência dos materiais, são resultados relevantes.
Para competir com tecnologias comerciais, porém, ainda seria necessário avançar muito.
Uma futura versão teria de conseguir fabricar enormes matrizes de células praticamente idênticas, mantendo o comportamento elétrico previsível de uma unidade para outra. Também seria necessário adaptar a utilização de DNA e perovskitas aos processos industriais empregados na fabricação de semicondutores.
Há ainda uma questão ambiental e regulatória: a perovskita utilizada contém chumbo e iodo, elementos que podem complicar uma eventual produção em larga escala.
Por isso, imaginar um computador capaz de guardar uma coleção de filmes diretamente em DNA a partir deste experimento é dar um salto muito maior do que os resultados permitem.
O avanço real é outro: os pesquisadores mostraram que uma molécula biológica pode participar da engenharia de uma memória eletrônica avançada sem precisar funcionar como um código genético.
É menos cinematográfico do que um “HD de DNA”, mas talvez seja justamente essa diferença que torne o resultado cientificamente mais interessante.
