DNA sebagai saklar elektromekanis untuk komputasi berskala nano
Selamat datang di Halaman Blog iCover ! Seperti yang dibuktikan oleh tim peneliti gabungan dari Universitas Washington dan California, perubahan dalam struktur dan bentuk molekul DNA memerlukan perubahan konduktivitas listriknya. Ketergantungan seperti itu, menurut para ilmuwan, memungkinkan penggunaan molekul DNA sebagai saklar elektromekanis mikroskopis yang dapat digunakan dalam perangkat penghitungan molekul nano generasi baru.
Molekul DNA adalah pembawa informasi genetik yang memastikan pemeliharaan semua bentuk kehidupan yang diketahui oleh kita. Pada saat yang sama, spesifikasi struktur dan sifat molekul DNA semakin dipandang oleh para ilmuwan sebagai kemungkinan penggunaannya sebagai bahan nano "bangunan" yang unik. Dalam percobaan mereka, sekelompok spesialis sampai pada kesimpulan bahwa bentuk molekul DNA bervariasi tergantung pada lingkungan kimianya. Kesimpulan mendasar berikutnya adalah pengamatan bahwa dengan perubahan bentuk dan struktur molekul dalam batas-batas tertentu, itu menyebabkan perubahan konduktivitas listriknya. Jadi, dalam beberapa kondisi, molekul DNA berperilaku sebagai isolator, dalam kondisi lain, sebagai konduktor arus listrik penuh.Mengetahui prinsip-prinsip mekanisme mengubah konduktivitas listrik DNA dan kemampuan untuk memodulasi arus listrik dengan itu, akan mungkin untuk membuat perangkat skala nano fungsional mirip dengan transistor mikroprosesor modern, tetapi bekerja pada prinsip-prinsip yang secara radikal berbeda dari yang digunakan dalam elektronik modern. ”Kecenderungan untuk mengurangi dimensi keseluruhan dari komponen perangkat elektronik tak pelak lagi memerlukan komplikasi dan penghargaan mereka. Pada saat yang sama, perangkat berbasis DNA dapat diprogram sedemikian rupa sehingga mereka menjadi rakitan dan berfungsi penuh, ”jelas Josh Hihath, Kepala Kelompok Penelitian, Asisten Profesor, Departemen Teknik Listrik dan Komputer, Universitas California, Davis. Ilmuwan yakin:jutaan perangkat molekuler aktif dan fungsional dapat digabungkan dalam sirkuit elektronik masa depan. Dan keuntungan tak terbantahkan dari skema tersebut adalah konsumsi energi minimumnya.Menurut para ilmuwan, teknologi kontrol dinamis dan perubahan dalam bentuk molekul akan memungkinkan mengubah molekul DNA menjadi saklar elektromekanis fungsional. Siklus pergantian dalam percobaan berhubungan dengan salah satu dari dua bentuk molekul yang stabil - yang disebut. Formulir "A" dan "B".Peran bentuk-A dimainkan oleh heliks bengkok tangan kanan dari molekul DNA dupleks. Ketika etanol terpapar itu, molekul berkontraksi, memperoleh bentuk B yang lebih kompak, di mana pasangan basa individu dan bagian individu ditempatkan pada sudut kemiringan yang berbeda sehubungan satu sama lain. Bentuk B yang diperoleh dari molekul menunjukkan peningkatan konduktivitas listrik. Menghapus etanol dari lingkungan memungkinkan molekul untuk kembali ke bentuk-A aslinya dengan konduktivitas setidaknya urutan besarnya lebih rendah daripada dalam Kasus B. Dengan kata lain, proses yang dipertimbangkan sepenuhnya dapat dibalik dan dapat diulang berkali-kali.
Tentu saja, para ilmuwan di kedua universitas sejauh ini hanya mengambil langkah pertama, tetapi penting - telah dikonfirmasi secara eksperimental bahwa molekul DNA terarah memiliki sifat yang memungkinkan untuk digunakan dalam molekul dan bioelektronika. Pertanyaannya tetap tidak terjawab: bagaimana keadaan masing-masing komponen diagram logika komponen molekul nano dan kontrol skema umum dikontrol. Yang tak kalah menarik adalah pertanyaan tentang kecepatan skema "molekuler" semacam itu."Sebagai hasilnya, kita akan dapat menemukan solusi yang memungkinkan kita untuk mengubah bentuk molekul bukan oleh paparan kimia, tetapi dengan sinyal listrik atau metode mekanis tertentu," kata Josh Heath. - "... Ini akan memberi kita kesempatan untuk secara individual mengontrol masing-masing komponen, dan karenanya menciptakan sirkuit elektronik molekuler dari segala kompleksitas dari mereka." Dengan analogi dengan seni Jepang kuno, metode yang digunakan oleh para ilmuwan Amerika untuk membuat struktur nano berskala dua dan tiga dimensi yang dirakit sendiri disebut "DNA origami".Informasi lebih lanjut tentang hasil percobaan dapat ditemukan di halaman publikasi di jurnal Nature Communications .Sumber .
Pembaca yang budiman, kami selalu senang bertemu dan menunggu Anda di halaman blog kami. Kami siap untuk terus berbagi dengan Anda berita terbaru, ulasan artikel, dan publikasi lainnya dan akan berusaha melakukan yang terbaik untuk membuat waktu yang dihabiskan bersama kami bermanfaat bagi Anda. Dan, tentu saja, jangan lupa berlangganan bagian kami . Artikel dan acara kami yang lain
Source: https://habr.com/ru/post/id388127/
All Articles