Flüssiger RAM: Forscher entwickeln Liquid Metal Memory

Forscher der Tsinghua University in Peking haben einen sehr speziellen Arbeitsspeicher entwickelt. Der auch als „FlexRAM“ bezeichnete Speicher ist nämlich flüssig. Dabei bedienten sich die Forscher flüssigem Metall und einer Vorlage aus der Natur, dem menschlichen Gehirn.

In ihrer Publikation erklären die Forscher, dass sie sich bei ihrer Arbeit von Vorgängen im menschlichen Gehirn inspirieren ließen. Konkret geht es um die Polarisations- und Depolarisationsmechanismen in Nervenzellen respektive Neuronen – Stichwort Bioelektrizität.

Dieses Prinzip aus der Natur wurde auf das Oxidations- und Desoxidationsverhalten flüssiger Metalle umgemünzt. Ausgewählt für die Experimente wurde ein Flüssigmetall auf Gallium-Basis. Wird eine niedrige elektrische Spannung angelegt, oxidiert das Metall und erhält einen hohen elektrischen Widerstand. Wird die Spannungspolarität umgekehrt, dann erhält das Metall wie ursprünglich seine Niederohmigkeit. Durch diese beiden unterschiedlichen Zustände lässt sich Binärcode speichern: Der normale Zustand steht für eine „0“, während der oxidierte Zustand einer „1“ entspricht, beschreibt ein Artikel von Spectrum die neue Technik, die auch als „FlexRAM“ bezeichnet werde.

Im Versuch gelang es, „eine Folge von Buchstaben und Zahlen“ mit einer Datengröße von 1 Byte (8 Bit) „auf einem Array aus acht FlexRAM-Speichereinheiten“ abzuspeichern. Mittels Pulsweitenmodulation sei das digitale in ein analoges Signal umgewandelt worden, das wiederum dafür genutzt wurde, die Oxidation und Desoxidation (Reduktion) des Flüssigmetalls „präzise zu steuern“.

Die Metalltröpfchen wurden in einem dehnbaren Biopolymer von BASF (Ecoflex) eingekapselt, damit sie nicht zerfließen. Ein Hydrogel sorgte zusätzlich für eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und des Widerstandsverhältnisses.

Die Forscher sprechen von einem Durchbruch und träumen jetzt bereits von flexiblen Robotern (Soft Robotics) oder elektrischen Implantaten, für die die Forschung zumindest eine theoretische technische Grundlage darstellt.

Zwar soll die Technik theoretisch 3.500 Programmierzyklen überdauern, doch ist dies weit von der Haltbarkeit von herkömmlichem Arbeitsspeicher (DRAM) mit Billiarden Zyklen entfernt. Allerdings muss DRAM auch ständig aufgefrischt werden, denn er kann Informationen nicht einmal eine Sekunde vorhalten und benötigt somit immer Strom für den Betrieb.

Auch der FlexRAM sei in der vorgestellten Form als Prototyp ein flüchtiger Speicher, doch könnten die Daten nach Abschalten der Stromzufuhr immer noch für etwa 12 Stunden gespeichert werden, zumindest wenn sich die Lösung in einer Umgebung mit wenig oder gar keinem Sauerstoff befinde.

Zunächst handelt es sich nur um ein Konzept, an dem weiter geforscht werden wird, um irgendwann einmal womöglich „gehirnähnliche Schaltkreise“ in „flüssigkeitsbasierten Computersystemen“ zu erreichen.