Hacia la computación con gotas de agua, lógica de gotas superhidrófobas

Investigadores de Aalto University han desarrollado un nuevo concepto de computación, utilizando las gotas de agua en forma de bit de información digital. Esto fue posible por el descubrimiento de que la colisión de gotas sobre una superficie  altamente repelente al agua, dos gotas de agua rebotan como las bolas de billar.

En el trabajo, publicado en la revista Advanced Materials, los investigadores determinaron experimentalmente las condiciones para recuperarse de las gotas de agua en movimiento sobre superficies superhidrófobas. En el estudio  se utilizó  una superficie de cobre recubierta de plata y químicamente modificada con un compuesto fluorado. Este método permite que la superficie al ser tan repelente al agua, las gotas de agua salen de la superficie cuando se inclina ligeramente. Pistas superhidrófobas, desarrollados durante un estudio previo, se utilizaron para guiar las gotas a lo largo de las rutas diseñadas.

Con el uso de las pistas, los investigadores demostraron que las gotas de agua podrían convertirse en tecnología, la “lógica de gotas superhidrófobas”. Por ejemplo, un dispositivo de memoria fue construido donde las gotas de agua actúan como bits de información digital. Por otra parte, se demostró que los dispositivos sirven para operaciones elementales de lógica de Boole. Estos dispositivos son simples bloques de construcción para la computación. Video: http://youtu.be/GTnVwyWaVQw (lógica de gotas superhidrófobas: flip-flop de memoria)

Además, cuando las gotitas de agua se cargan con carga química reactiva, el inicio de una reacción química puede ser controlada por colisiones de gotitas. La combinación de las reacciones químicas controladas por colisión con las operaciones lógicas de gotitas, potencialmente permite reacciones químicas programables donde las gotas individuales sirven al mismo tiempo como reactores en miniatura y  bits de computación. Video: http://youtu.be/ygMdQ9NUbok (reacción química controlada por colisiones de gotas)

- Es fascinante observar un fenómeno físico nuevo para tales objetos cotidianos – gotas de agua, dice Robin Ras, un investigador de la Academia en el grupo de investigación de Materiales Moleculares.

- Me sorprendió que tales colisiones de rebote entre dos gotitas nunca se estudiaran antes, ya que en realidad es un fenómeno fácilmente accesible: llevé a cabo algunos de los experimentos iniciales en las hojas de plantas repelentes al agua del jardín de mi madre, explica un miembro del grupo de investigación , Henrikki Mertaniemi, que descubrió las colisiones de las gotas rebotan hace dos años durante un proyecto estudiantil de verano en el grupo de investigación de Ras y el profesor de la Academia Olli Ikkala.

Los investigadores prevén que con  los resultados actuales  la tecnología basada en la lógica de gotas superhidrófobas. Las aplicaciones posibles incluyen dispositivos lógicos simples  autónomos  que no requieren electricidad y dispositivos programables de análisis bioquímicos.

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Mertaniemi H., Forchheimer R., Ikkala O., and Ras R.H.A., Rebounding droplet-droplet collisions on superhydrophobic surfaces: from the phenomenon to droplet logic, Advanced Materials (2012). http://dx.doi.org/10.1002/adma.201202980