L'ADN comme interrupteur électromécanique pour le calcul à l'échelle nanométrique
Bienvenue sur les pages du blog iCover ! Comme l'a prouvé une équipe conjointe de chercheurs de l'Université de Washington et de Californie, un changement dans la structure et la forme d'une molécule d'ADN entraîne un changement dans sa conductivité électrique. Une telle dépendance, selon les scientifiques, permet l'utilisation d'une molécule d'ADN comme interrupteur électromécanique microscopique qui peut être utilisé dans les dispositifs de calcul moléculaire à l'échelle nanométrique d'une nouvelle génération.
Les molécules d'ADN sont porteuses d'informations génétiques qui assurent le maintien de toutes les formes de vie que nous connaissons. Dans le même temps, les spécificités de la structure et des propriétés des molécules d'ADN sont de plus en plus considérées par les scientifiques comme la possibilité de leur utilisation en tant que nanomatériau «de construction» unique. Dans leurs expériences, un groupe de spécialistes est arrivé à la conclusion que la forme de la molécule d'ADN varie en fonction de l'environnement chimique dans lequel elle se trouve. La prochaine conclusion fondamentale a été l'observation qu'avec un changement dans la forme et la structure de la molécule dans certaines limites, cela a conduit à un changement dans sa conductivité électrique. Ainsi, dans certaines conditions, la molécule d'ADN s'est comportée comme un isolant, dans d'autres, comme un véritable conducteur de courant électrique.Connaissant les principes du mécanisme de changement de la conductivité électrique de l'ADN et la capacité de moduler le courant électrique avec lui, il sera possible de créer des dispositifs nanométriques fonctionnels similaires aux transistors des microprocesseurs modernes, mais travaillant sur des principes radicalement différents de ceux utilisés dans l'électronique moderne. «La tendance à réduire les dimensions globales des composants des appareils électroniques entraîne inévitablement leur complication et leur appréciation. Dans le même temps, les appareils à base d'ADN peuvent être programmés de telle manière qu'ils deviennent entièrement auto-assemblés et fonctionnels », a expliqué Josh Hihath, chef du groupe de recherche, professeur adjoint, Département de génie électrique et informatique, Université de Californie, Davis. Le scientifique est convaincu:des millions de dispositifs moléculaires actifs et fonctionnels peuvent être combinés dans les circuits électroniques du futur. Et l'avantage incontestable de ces régimes sera leur consommation d'énergie minimale.Selon les scientifiques, la technologie du contrôle dynamique et du changement de forme de la molécule permettra de transformer une molécule d'ADN en interrupteur électromécanique fonctionnel. Les cycles de commutation dans l'expérience correspondaient à l'une des deux formes stables de la molécule - la soi-disant. Formulaires «A» et «B».Le rôle de la forme A a été joué par une hélice torsadée droite parfaitement familière d'une molécule d'ADN duplex. Lorsque l'éthanol y a été exposé, la molécule s'est contractée, acquérant une forme B plus compacte, dans laquelle les paires de bases individuelles et les sections individuelles étaient situées à différents angles d'inclinaison les unes par rapport aux autres. La forme B obtenue de la molécule a montré une conductivité électrique accrue. L'élimination de l'éthanol de l'environnement a permis à la molécule de retrouver sa forme A d'origine avec une conductivité au moins d'un ordre de grandeur inférieure à celle de la forme B.En d'autres termes, le processus considéré est complètement réversible et peut être répété plusieurs fois.
Bien sûr, les scientifiques des deux universités n'ont jusqu'à présent pris que les premières mesures, mais importantes - il a été confirmé expérimentalement qu'une molécule d'ADN à direction variable acquiert des propriétés qui lui permettent d'être utilisée en moléculaire et en bioélectronique. Jusqu'à présent, la question reste sans réponse: comment contrôler l'état de chacun des composants du diagramme logique des composants moléculaires à l'échelle nanométrique et le contrôle du schéma général. La question de la vitesse de tels schémas "moléculaires" n'est pas moins intéressante."En conséquence, nous serons en mesure de trouver une solution qui nous permettra de changer la forme de la molécule non pas par exposition chimique, mais par un signal électrique ou une certaine méthode mécanique", a déclaré Josh Heath. - "... Cela nous donnera l'occasion de contrôler individuellement chacun des composants, et donc la création de circuits électroniques moléculaires de toute complexité à partir d'eux." Par analogie avec l'art japonais ancien, la méthode utilisée par les scientifiques américains pour créer des structures nanométriques à deux et trois dimensions auto-assemblées est appelée «origami ADN».Plus de détails sur les résultats de l'expérience peuvent être trouvés sur les pages de publication de la revue Nature Communications .Source .
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