La prochaine révolution de la mémoire : des chercheurs intègrent l'ADN dans l'électronique

Des chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie ont fait état d'une avancée reliant deux mondes qui semblaient jusqu'ici éloignés : la biologie et l'électronique. Dans une étude publiée dans la revue « Advanced Functional Materials », l'équipe a présenté un composant de mémoire combinant de l'ADN synthétique avec un matériau semi-conducteur appelé pérovskite. Lors des expériences, le dispositif a réussi à conserver des informations avec une consommation d'énergie extrêmement faible, jetant ainsi les bases d'une nouvelle génération de supports de stockage économiques.

Théoriquement, un gramme d'ADN est capable de contenir environ 215 millions de gigaoctets de données. Cependant, l'intégration de matériel biologique dans les systèmes informatiques pose des défis majeurs. Les chercheurs ont résolu ce problème en utilisant de l'ADN synthétique — des segments courts spécialement conçus pour les besoins de l'électronique — et en y ajoutant de la pérovskite, un matériau déjà utilisé dans le développement de cellules solaires et de lasers.

Kavya S. Karmana, l'une des chercheuses ayant dirigé les travaux, a expliqué : « La biologie et l'électronique sont des domaines différents. Nous avons dû créer une plateforme de matériaux fondamentalement nouvelle leur permettant de fonctionner ensemble de manière transparente. En combinant les capacités de stockage d'informations de l'ADN avec les propriétés électroniques des pérovskites, nous avons obtenu un système hybride biologique qui modifie la manière dont les composants de mémoire à faible consommation sont conçus ».

L'équipe a créé un memristor, un composant capable de « se souvenir » d'une activité électrique après l'arrêt de l'alimentation. Cela permet de combiner le stockage et le traitement des données en un seul point, évitant ainsi les transferts constants entre les unités de l'ordinateur. Ce principe rappelle le fonctionnement des neurones, rendant ces composants prometteurs pour le calcul neuromorphique, particulièrement pertinent à l'ère de l'intelligence artificielle.

Pour activer l'ADN, les chercheurs ont ajouté de minuscules particules d'argent à la structure, améliorant ainsi la conductivité et ordonnant la structure moléculaire. L'utilisation de segments synthétiques a permis de définir précisément leur longueur et leur composition, transformant l'ADN d'une macromolécule biologique en une plateforme programmable de nanomatériaux.

Les tests ont montré que le système fonctionnait de manière stable avec une tension inférieure à 0,1 volt et réagissait de façon prévisible aux changements de direction du courant. Le dispositif est resté opérationnel à des températures atteignant 121 degrés Celsius et a maintenu son activité pendant plus de six semaines à température ambiante. Selon Bud Podel, l'un des auteurs de l'étude, leur dispositif consomme 100 fois moins d'énergie que les clés USB traditionnelles, tout en offrant une densité de stockage supérieure.

Les chercheurs ont souligné que c'est la synergie entre l'ADN et la pérovskite qui a permis d'atteindre de telles performances. L'équipe prévoit désormais de perfectionner cette technologie et d'explorer de nouvelles méthodes d'intégration des matériaux biologiques dans les systèmes électroniques.