DNA como um interruptor eletromecânico para computação em nanoescala
Bem-vindo às páginas do blog iCover ! Como provou uma equipe conjunta de pesquisadores da Universidade de Washington e da Califórnia, uma mudança na estrutura e na forma de uma molécula de DNA implica uma alteração em sua condutividade elétrica. Essa dependência, segundo os cientistas, permite o uso de uma molécula de DNA como um interruptor eletromecânico microscópico que pode ser usado em dispositivos de computação molecular em nanoescala de uma nova geração.
As moléculas de DNA são portadoras de informações genéticas que garantem a manutenção de todas as formas de vida conhecidas por nós. Ao mesmo tempo, as especificidades da estrutura e propriedades das moléculas de DNA são cada vez mais vistas pelos cientistas como a possibilidade de seu uso como um nanomaterial único de "construção". Em suas experiências, um grupo de especialistas chegou à conclusão de que o formato da molécula de DNA varia dependendo do ambiente químico em que está localizada. A próxima conclusão fundamental foi a observação de que, com uma mudança na forma e estrutura da molécula dentro de certos limites, isso levou a uma mudança em sua condutividade elétrica. Assim, em algumas condições, a molécula de DNA se comportava como isolante; em outras, como condutor de corrente elétrica de pleno direito.Conhecendo os princípios do mecanismo de alterar a condutividade elétrica do DNA e a capacidade de modular a corrente elétrica com ele, será possível criar dispositivos funcionais em nanoescala semelhantes aos transistores dos microprocessadores modernos, mas trabalhando em princípios radicalmente diferentes dos usados na eletrônica moderna. A tendência de reduzir as dimensões gerais dos componentes de dispositivos eletrônicos inevitavelmente implica em complicações e apreço. Ao mesmo tempo, os dispositivos baseados em DNA podem ser programados de forma que se tornem totalmente auto-montados e funcionais ”, explicou Josh Hihath, chefe do grupo de pesquisa, professor assistente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade da Califórnia em Davis. O cientista está convencido:milhões de dispositivos moleculares ativos e funcionais podem ser combinados em circuitos eletrônicos do futuro. E a vantagem indiscutível de tais esquemas será o consumo mínimo de energia.Segundo os cientistas, a tecnologia de controle dinâmico e mudança na forma da molécula permitirá transformar uma molécula de DNA em um interruptor eletromecânico funcional. Os ciclos de comutação no experimento corresponderam a uma das duas formas estáveis da molécula - a chamada. Formas "A" e "B".O papel da forma A foi desempenhado por uma hélice retorcida à mão perfeitamente familiar de uma molécula de DNA dúplex. Quando o etanol foi exposto a ela, a molécula se contraiu, adquirindo uma forma B mais compacta, na qual pares de bases individuais e seções individuais estavam localizadas em diferentes ângulos de inclinação um em relação ao outro. A forma B obtida da molécula mostrou maior condutividade elétrica. A remoção do etanol do ambiente permitiu que a molécula retornasse à sua forma A original com uma condutividade de pelo menos uma ordem de magnitude menor do que no caso da Forma B. Em outras palavras, o processo em consideração é completamente reversível e pode ser repetido várias vezes.
Certamente, os cientistas de ambas as universidades já deram apenas os primeiros, mas importantes, passos - foi experimentalmente confirmado que uma molécula de DNA com direção variável adquire propriedades que permitem que seja usada na molecular e na bioeletrônica. A questão permanece sem resposta: como será controlado o estado de cada um dos componentes do diagrama lógico dos componentes moleculares em nanoescala e o controle do esquema geral. Não menos interessante é a questão da velocidade de tais esquemas "moleculares"."Como resultado, seremos capazes de encontrar uma solução que nos permita alterar a forma da molécula não por exposição química, mas por um sinal elétrico ou um determinado método mecânico", disse Josh Heath. - "... Isso nos dará a oportunidade de controlar individualmente cada um dos componentes e, portanto, a criação de circuitos eletrônicos moleculares de qualquer complexidade a partir deles". Por analogia com a arte japonesa antiga, o método usado pelos cientistas americanos para criar qualquer estrutura em nanoescala bidimensional e tridimensional auto-montada é chamado de "origami de DNA".Mais informações sobre os resultados do experimento podem ser encontradas nas páginas da publicação na revista Nature Communications .Fonte .
Caros leitores, estamos sempre felizes em conhecê-lo e aguardá-lo nas páginas do nosso blog. Estamos prontos para continuar compartilhando com você as últimas notícias, artigos de revisão e outras publicações e tentaremos fazer o possível para tornar o tempo gasto conosco útil para você. E, é claro, não esqueça de se inscrever em nossas seções . Nossos outros artigos e eventos
Source: https://habr.com/ru/post/pt388127/
All Articles