El ADN como interruptor electromecánico para la computación a nanoescala
¡Bienvenido a las páginas del blog de iCover ! Como demostró un equipo conjunto de investigadores de la Universidad de Washington y California, un cambio en la estructura y la forma de una molécula de ADN implica un cambio en su conductividad eléctrica. Tal dependencia, según los científicos, permite el uso de una molécula de ADN como un interruptor electromecánico microscópico que puede usarse en dispositivos de computación molecular a nanoescala de una nueva generación.
Las moléculas de ADN son portadores de información genética que asegura el mantenimiento de todas las formas de vida que conocemos. Al mismo tiempo, los científicos ven cada vez más los detalles de la estructura y las propiedades de las moléculas de ADN como la posibilidad de su uso como un nanomaterial de "construcción" único. En sus experimentos, un grupo de especialistas llegó a la conclusión de que la forma de la molécula de ADN varía según el entorno químico en el que se encuentra. La siguiente conclusión fundamental fue la observación de que con un cambio en la forma y estructura de la molécula dentro de ciertos límites, condujo a un cambio en su conductividad eléctrica. Por lo tanto, en algunas condiciones, la molécula de ADN se comportó como un aislante, en otras, como un conductor de corriente eléctrica en toda regla.Conociendo los principios del mecanismo para cambiar la conductividad eléctrica del ADN y la capacidad de modular la corriente eléctrica con él, será posible crear dispositivos funcionales a nanoescala similares a los transistores de microprocesadores modernos, pero trabajando en principios radicalmente diferentes de los utilizados en la electrónica moderna. ”La tendencia a reducir las dimensiones generales de los componentes de los dispositivos electrónicos conlleva inevitablemente su complicación y apreciación. Al mismo tiempo, los dispositivos basados en ADN pueden programarse de tal manera que se vuelvan completamente autoensamblados y funcionales ", explicó Josh Hihath, Jefe del Grupo de Investigación, Profesor Asistente, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Universidad de California, Davis. El científico está convencido:millones de dispositivos moleculares activos y funcionales se pueden combinar en circuitos electrónicos del futuro. Y la ventaja indiscutible de tales esquemas será su consumo mínimo de energía.Según los científicos, la tecnología de control dinámico y cambio en la forma de la molécula permitirá convertir una molécula de ADN en una centralita electromecánica funcional, según los científicos. Los ciclos de cambio en el experimento correspondieron a una de las dos formas estables de la molécula: la llamada. Formas "A" y "B".El papel de la forma A fue desempeñado por una hélice retorcida perfectamente familiar de una molécula de ADN dúplex. Cuando se expuso al etanol, la molécula se contrajo, adquiriendo una forma B más compacta, en la que los pares de bases individuales y las secciones individuales se ubicaban en diferentes ángulos de inclinación entre sí. La forma B obtenida de la molécula mostró una conductividad eléctrica aumentada. Eliminar el etanol del ambiente permitió que la molécula volviera a su forma A original con una conductividad de al menos un orden de magnitud menor que en el caso de la Forma B. En otras palabras, el proceso en consideración es completamente reversible y puede repetirse muchas veces.
Por supuesto, los científicos de ambas universidades hasta ahora solo han dado los primeros, pero importantes pasos: se ha confirmado experimentalmente que una molécula de ADN variable direccionalmente adquiere propiedades que le permiten ser utilizada en molecular y bioelectrónica. La pregunta sigue sin respuesta: ¿cómo se controlará el estado de cada uno de los componentes del diagrama lógico de los componentes moleculares a nanoescala y el control del esquema general? No menos interesante es la cuestión de la velocidad de tales esquemas "moleculares"."Al final, podremos encontrar una solución que nos permita cambiar la forma de la molécula no por exposición química, sino por una señal eléctrica o un cierto método mecánico", dijo Josh Heath. - "... Esto nos dará la oportunidad de controlar individualmente cada uno de los componentes, y de ahí la creación de circuitos electrónicos moleculares de cualquier complejidad a partir de ellos". Por analogía con el antiguo arte japonés, el método utilizado por los científicos estadounidenses para crear estructuras de nanoescala de dos y tres dimensiones autoensambladas se llama "origami de ADN".Se puede encontrar más información sobre los resultados del experimento en las páginas de publicación en la revista Nature Communications .Fuente .
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Source: https://habr.com/ru/post/es388127/
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