Puertas lógicas basadas en gotas de agua sobre un sustrato superhidrófugo

La idea de utilizar las colisiones de gotas de agua para construir puertas lógicas capaces de simular un ordenador es muy antigua. Lo más difícil es lograr que dos gotas reboten en una colisión. Henrikki Mertaniemi, de la Universidad de Aalto (antes llamada Universidad Técnica de Helsinki), Finlandia, y sus colegas lo han logrado utilizando un sustrato superhidrófugo adecuado. Gracias al rebote de las gotas han logrado implementar un conjunto universal de puertas lógicas combinacionales (puertas AND/OR y NOT/FANOUT), así como elementos de memoria tipo biestable (Flip/Flop). Obviamente, si el sistema fuera escalable en la práctica, sería posible construir un ordenador utilizando (millones de) estos elementos. Pero, claro, no lo es. Por ello sus aplicaciones prácticas son muy limitadas, lo que no quita que sea un artículo muy curioso. La clave de todo es el diagrama de estado para las colisiones en función del parámetro de impacto y el número de Weber, que muestra bajo qué condiciones se logra la coalescencia y el rebote en las colisiones de las gotas. El artículo técnico es Henrikki Mertaniemi, Robert Forchheimer, Olli Ikkala, Robin H. A. Ras, “Rebounding Droplet-Droplet Collisions on Superhydrophobic Surfaces: from the Phenomenon to Droplet Logic,” Advanced Materials, Article first published online: 4 SEP 2012.

Os recuerdo, a los que no seáis ni informáticos ni ingenieros electrónicos, lo que son las puertas lógicas combinacionales básicas. La puerta NOT es un inversor con una entrada y una salida que convierte un 1 en un 0 y un 0 en un 1 (se toma el 1 como presencia de gota en cierto momento y el 0 como ausencia de gota en dicho momento). La puerta FANOUT es un distribuidor con una entrada y dos salidas que copia la entrada en ambas salidas. La puerta AND (producto lógico) y la OR (suma lógica) tienen dos entradas y una salida; la primera solo da 1 cuando entran dos 1, y la segunda siempre da 1 salvo cuando entran dos 0. Las figuras de abajo, que complentan el vídeo que abre esta entrada, explican el funcionamiento de las puertas lógicas desarrolladas.

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