DNA كمفتاح كهروميكانيكي للحوسبة النانوية

مرحبًا بك في صفحات مدونة iCover ! كما أثبت فريق مشترك من الباحثين من جامعة واشنطن وكاليفورنيا ، أن التغيير في بنية وشكل جزيء الحمض النووي ينطوي على تغيير في الموصلية الكهربائية. مثل هذا الاعتماد ، وفقًا للعلماء ، يسمح باستخدام جزيء DNA كمفتاح كهروميكانيكي مجهري يمكن استخدامه في أجهزة الحوسبة الجزيئية بمقياس النانو من الجيل الجديد.



جزيئات الدنا هي حاملة للمعلومات الوراثية التي تضمن الحفاظ على جميع أشكال الحياة المعروفة لنا. في الوقت نفسه ، ينظر العلماء بشكل متزايد إلى تفاصيل هيكل وخصائص جزيئات الحمض النووي على أنها إمكانية استخدامها كمواد نانوية "بناء" فريدة من نوعها. في تجاربهم ، توصلت مجموعة من المتخصصين إلى استنتاج مفاده أن شكل جزيء DNA يختلف باختلاف البيئة الكيميائية التي يوجد فيها. كان الاستنتاج الأساسي التالي هو الملاحظة أنه مع تغيير شكل الجزيء وبنيته في حدود معينة ، أدى إلى تغيير في الموصلية الكهربائية. وهكذا ، في بعض الحالات ، تصرف جزيء الدنا كعزل ، في حالات أخرى ، كموصل كامل للتيار الكهربائي.

بمعرفة مبادئ آلية تغيير الموصلية الكهربائية للحمض النووي والقدرة على تعديل التيار الكهربائي معها ، سيكون من الممكن إنشاء أجهزة نانومترية وظيفية مشابهة لترانزستورات المعالجات الدقيقة الحديثة ، ولكن العمل على مبادئ تختلف جذريًا عن تلك المستخدمة في الإلكترونيات الحديثة. إن الميل إلى تقليل الأبعاد الكلية لمكونات الأجهزة الإلكترونية يستتبع حتماً تعقيدها وتقديرها. وفي الوقت نفسه ، يمكن برمجة الأجهزة المستندة إلى الحمض النووي بطريقة تصبح مجمعة ذاتيًا ووظيفية تمامًا "، أوضح جوش هايهاث ، رئيس مجموعة الأبحاث ، أستاذ مساعد ، قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس. العالم مقتنع:يمكن دمج ملايين الأجهزة الجزيئية النشطة والوظيفية في الدوائر الإلكترونية للمستقبل. والميزة التي لا جدال فيها لمثل هذه المخططات ستكون الحد الأدنى لاستهلاكها من الطاقة.

وفقا للعلماء ، فإن تكنولوجيا التحكم الديناميكي والتغيير في شكل الجزيء ستسمح بتحويل جزيء DNA إلى لوحة مفاتيح كهروميكانيكية وظيفية ، وفقا للعلماء. تتوافق دورات التبديل في التجربة مع أحد شكلين مستقرين من الجزيء - ما يسمى. نماذج "A" و "B".

تم لعب دور الشكل A بواسطة حلزون ملتوي مألوف تمامًا لليمين لجزيء DNA مزدوج. عندما تعرض الإيثانول له ، انكمش الجزيء ، واكتسب شكل B أكثر إحكاما ، حيث توجد أزواج القاعدة الفردية والأقسام الفردية في زوايا مختلفة من الميل فيما يتعلق ببعضها البعض. أظهر الشكل B الذي تم الحصول عليه من الجزيء زيادة التوصيل الكهربائي. سمحت إزالة الإيثانول من البيئة للجزيء بالعودة إلى شكله الأصلي A مع الموصلية التي يقل حجمها عن حجم أقل مما هو عليه في حالة النموذج B. وبعبارة أخرى ، فإن العملية قيد النظر قابلة للعكس تمامًا ويمكن تكرارها عدة مرات.



بالطبع ، اتخذ العلماء في كلتا الجامعتين فقط الخطوات الأولى ، ولكن المهمة - تم تأكيدها تجريبيا أن جزيء DNA المتغير اتجاهيا يكتسب خصائص تسمح باستخدامه في الإلكترونيات الجزيئية والإلكترونيات الحيوية. يبقى السؤال دون إجابة: كيف سيتم التحكم في حالة كل من مكونات الرسم التخطيطي المنطقي للمكونات الجزيئية النانوية والتحكم في المخطط العام. ليس أقل إثارة للاهتمام هو مسألة سرعة مثل هذه المخططات "الجزيئية".

وقال جوش هيث: "في النهاية ، سنكون قادرين على إيجاد حل يسمح لنا بتغيير شكل الجزيء ليس عن طريق العمل الكيميائي ، ولكن عن طريق إشارة كهربائية أو طريقة ميكانيكية معينة". - "... سيعطينا هذا الفرصة للتحكم الفردي في كل مكون ، وبالتالي إنشاء دوائر إلكترونية جزيئية بأي تعقيد منها". قياسا على الفن الياباني القديم ، فإن الطريقة التي استخدمها العلماء الأمريكيون لإنشاء أي هياكل نانومترية ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد تم تجميعها تسمى "DNA origami".

يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول نتائج التجربة على صفحات المنشور في مجلة Nature Communications .

مصدر .

---

أعزائي القراء ، يسعدنا دائمًا أن نلتقي وننتظرك على صفحات مدونتنا. نحن على استعداد لمواصلة مشاركة أحدث الأخبار ومقالات المراجعة والمنشورات الأخرى معك وسنحاول أن نبذل قصارى جهدنا لجعل الوقت الذي تقضيه معنا مفيدًا لك. وبالطبع لا تنسى الاشتراك في أقسامنا . مقالاتنا وأحداثنا الأخرى

• مجموعة مختارة من هدايا رأس السنة حتى 2016 روبل من iCover
• سماعة جبرا سبورت بيس الرياضية.
• عائلة رياضية: Jawbone UP3 و UP2 مع الزميل المنسي UP24
• مصنع واحد - مصائر مختلفة: محرك الأقراص الصلبة الخارجي LaCie P'9220 1 تيرابايت والثالث 2 تيرابايت
• هدايا هارمان كاردون للعام الجديد
• تسجيلات حصرية من iCover و Warner Music
• خصم 20٪ على المستقبليات والكلاسيكيات

Source: https://habr.com/ru/post/ar388127/