En la informática clásica, la información se almacena en bits; en informática cuántica, la información se almacena en bits cuánticos, o qubits. Los experimentos en el Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia demuestran que la química también es una base adecuada para almacenar información. La parte química o 'chit, 'es una disposición simple de tres gotas en contacto entre sí, en el que ocurren reacciones oscilatorias.

En una memoria electrónica típica, se registran ceros y unos, almacenado y leído por fenómenos físicos como el flujo de electricidad o el cambio en las propiedades eléctricas o magnéticas. El Dr. Konrad Gizynski y el Prof. Jerzy Gorecki del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (IPC PAS) en Varsovia han demostrado una memoria de trabajo basada en fenómenos químicos. Un solo bit se almacena aquí en tres gotas contiguas, entre los cuales los frentes de reacción química se propagan de manera constante, cíclicamente, y de una manera estrictamente definida.

La base química 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 la reacción se detenga, generalmente hay varias decenas a cientos de oscilaciones. Van acompañadas de un cambio regular en el color de la solución, causado por la ferroína, el catalizador de la reacción. El segundo catalizador utilizado por los investigadores de Varsovia fue el rutenio. La introducción de rutenio hace que la reacción BZ se vuelva fotosensible, cuando la solución se ilumina con luz azul, deja de oscilar. Esta característica permite controlar el curso de la reacción.

"Nuestra idea para el almacenamiento químico de información era simple. De nuestros experimentos anteriores, sabíamos que cuando las gotitas de Belousov-Zhabotinsky están en contacto, los frentes químicos pueden propagarse de una gota a otra. Así que decidimos buscar los sistemas de gotitas más pequeños en los que las excitaciones pudieran tener lugar de varias formas, con al menos dos siendo estables. Entonces podríamos asignar a una secuencia de excitaciones un valor lógico de 0, el otro 1, y para cambiar entre ellos y forzar un cambio particular de estado de memoria, podríamos usar luz, "explica el profesor Gorecki.

Los experimentos se llevaron a cabo en un recipiente lleno de una fina capa de solución lipídica en aceite (decano). Pequeñas cantidades de solución oscilante agregadas al sistema con una pipeta formaron gotas. Estos se colocaron por encima de los extremos de las fibras ópticas que se llevaron a la base del recipiente. Para evitar que las gotas se salgan de las fibras ópticas, cada uno estaba inmovilizado por varias varillas que sobresalían de la base del recipiente.

La búsqueda comenzó con un estudio de pares de gotas acopladas en las que pueden tener lugar cuatro tipos (modos) de oscilación:la gota uno excita la gota dos; la gota dos excita la gota uno; ambas gotas se excitan simultáneamente; ambos se excitan alternativamente (es decir, cuando uno está emocionado, el otro está en fase refractaria).

"En sistemas de gotas pareadas, más amenudo, una gota excitó a la otra. Desafortunadamente, solo un modo de este tipo siempre fue estable, y necesitábamos dos, ", dice el Dr. Gizynski." Ambas gotas están compuestas por la misma solución, pero nunca tienen exactamente las mismas dimensiones. Como resultado, en cada gota, las oscilaciones químicas ocurren a un ritmo ligeramente diferente. En esos casos, la gota que oscila más lentamente comienza a ajustar su ritmo al de su 'amigo' más rápido. Incluso si fuera posible con la luz forzar a la gota de oscilación más lenta a excitar a la gota de oscilación más rápida, el sistema volvería al modo en el que la gota más rápida estimulaba a la más lenta ".

En esta situación, Los investigadores de IPC PAS observaron trillizos de gotitas contiguas dispuestas en un triángulo (por lo que cada gotita tocaba a sus dos vecinas). Los frentes químicos pueden propagarse aquí de muchas maneras:las gotas pueden oscilar simultáneamente en antifase, dos gotas pueden oscilar simultáneamente y forzar oscilaciones en la tercera, etc. Los investigadores estaban más interesados ​​en los modos rotacionales, en el que los frentes químicos pasaron de una gota a otra en una secuencia 1-2-3 o en la dirección opuesta (3-2-1).

Una gota en la que procede la reacción de Belousov-Zhabotinsky se excita rápidamente, pero tarda mucho más en volver a su estado inicial y sólo entonces puede volver a excitarse. Entonces, si en el modo 1-2-3 la excitación llegara a la gota tres demasiado rápido, no llegaría a dejar caer una para iniciar un nuevo ciclo, porque una gota no tendría tiempo suficiente para 'descansar'. Como resultado, el modo rotacional desaparecería. Los investigadores de IPC PAS solo estaban interesados ​​en modos rotacionales capaces de múltiples repeticiones del ciclo de excitaciones. Tenían una ventaja adicional:los frentes químicos que circulan entre las gotas se asemejan a una onda espiral, y las olas 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 cesa la reacción de Belousov-Zhabotinsky. También se demostró que al seleccionar correctamente el tiempo y la duración de la iluminación de las gotas adecuadas, se puede cambiar el sentido de giro de las excitaciones. El sistema de gotitas triples, con múltiples frentes químicos, fue así capaz de almacenar permanentemente uno de dos estados lógicos.

"De hecho, nuestra broca química tiene un potencial ligeramente mayor que la broca clásica. Los modos de rotación que usamos para registrar los estados cero y uno tuvieron los períodos de oscilación más cortos de 18,7 y 19,5 segundos, respectivamente. Entonces, si el sistema oscilaba más lento, podríamos hablar de un tercer estado lógico adicional, "comentó el Dr. Gizynski, y señala que este tercer estado podría utilizarse, por ejemplo, para verificar la exactitud del registro.

La investigación sobre la memoria formada por gotitas oscilantes fue de naturaleza básica y solo sirvió para demostrar que es posible el almacenamiento estable de información mediante reacciones químicas. Las reacciones de memoria recién formadas solo eran responsables de almacenar información, mientras que su grabación y lectura requirieron métodos físicos. Es probable que pasen muchos años antes de que se pueda construir una memoria química en pleno funcionamiento como parte de una futura computadora química.