- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Приветствуем вас на страницах блога iCover [1]! Как доказала совместная группа исследователей из Вашингтонского и Калифорнийского университетов, изменение структуры и формы молекулы ДНК влечет за собой изменение ее электрической проводимости. Такая зависимость, по мнению ученых, позволяет использовать молекулу ДНК в качестве микроскопического электромеханического переключателя, который сможет быть использован в наноразмерных молекулярных вычислительных устройствах нового поколения.
Молекулы ДНК — носители генетической информации, обеспечивающей поддержание всех известных нам форм жизни. Вместе с тем, специфика структуры и свойства молекулы ДНК все чаще рассматриваются учеными, как возможность их использования в качестве уникального “строительного” наноматериала. В своих экспериментах группа специалистов пришла к выводу, что форма молекулы ДНК меняется в зависимости от химической среды, в которой она находится. Следующим основополагающим выводом стало наблюдение, что с изменение формы и структуры молекулы в некоторых пределах приводило к изменению ее электрической проводимости. Таким образом, в одних условиях молекула ДНК вела себя как изолятор, в других, как полноценный проводник электрического тока.
Знание принципов действия механизма изменения электрической проводимости ДНК и возможность модулировать с ее помощью электрический ток позволит создавать функциональные наноразмерные устройства, аналогичные транзисторам современных микропроцессоров, но работающие на принципах, кардинально отличных от тех, которые используются в современной электронике. ”Тенденция у уменьшению габаритных размеров компонентов электронных устройств неизбежно влечет за собой их усложнение и удорожание. Вместе с тем, устройства, изготовленные на основе ДНК можно будет запрограммировать таким образом, что они станут полностью самосборными и функциональными” – объяснил руководитель исследовательской группы, доцент факультета электрической и компьютерной техники Калифорнийского университета в Дэвисе Джош Хихэт (Josh Hihath). Ученый убежден: в электронных схемах будущего смогут быть объединены миллионы активных и функциональных молекулярных устройств. И неоспоримым преимуществом таких схем станет минимальное потребление ими электроэнергии.
Превратить молекулу ДНК в функциональный электромеханический коммутатор, по убеждению ученых, позволит технология динамического управления и изменения формы молекулы. Циклам переключения в эксперименте соответствовала одна из двух стабильных форм молекулы – т. н. “А” и “В” формы.
В роли А-формы выступила прекрасно знакомая нам правосторонне закрученная спираль дуплексной молекулы ДНК. При воздействии на нее этанола молекула сжималась, приобретая более компактную B – форму, в которой отдельные пары оснований и отдельные участки располагались под различными углами наклона по отношению друг к другу. Полученная В-форма молекулы демонстрировала повышенную электрическую проводимость. Удаление этанола из окружающей среды позволило молекуле вернуться к своей исходной А-форме с проводимостью, как минимум, на порядок меньшей, чем в случае формы В. Другими словами рассмотренный процесс является полностью обратимым и может быть повторен многократно.
Безусловно, учеными обоих университетов предприняты пока что только первые, но важные шаги – было экспериментально подтверждено, что направленно изменяемая молекула ДНК приобретает свойства, позволяющие использовать ее в молекулярной и биоэлектронике. Без ответа пока остается вопрос: каким образом будет осуществляться управление состоянием каждого из составляющих логическую схему наноразмерных молекулярных компонентов и управление общей схемой. Не менее интересным представляется и вопрос быстродействия подобных “молекулярных” схем.
“В итоге мы сумеем найти решение, позволяющее изменять форму молекулы не путем химического воздействия, а благодаря электрическому сигналу или определенным механическим способом” – уверен Джош Хихэт. – “… Это даст нам возможность индивидуального управления каждым из компонентов, а значит, и создания из них молекулярных электронных схем любой сложности”. По аналогии с древним японским искусством, метод, использованный американскими учеными, позволяющий создавать любые самособирающиеся двух- и трехмерные наноразмерные структуры называется “ДНК-оригами”.
Подробнее с результатами эксперимента можно ознакомиться на страницах публикации в журнале Nature Communications [2].
Источник [3].
Другие наши статьи и события
Автор: iCover.ru
Источник [11]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/e-lektronika/106650
Ссылки в тексте:
[1] iCover: http://www.icover.ru/
[2] Nature Communications: http://www.nature.com/ncomms/2015/151209/ncomms9870/full/ncomms9870.html
[3] Источник: http://blogs.ucdavis.edu/egghead/2015/12/10/uc-davis-scientists-demonstrate-dna-based-electromechanical-switch/
[4] наши рубрики: http://geektimes.ru/company/icover/profile/
[5] Спортивная гарнитура Jabra Sport Pace.: http://www.icover.ru/reviews/besprovodnaya-garnitura-jabra-sport-pace-sport-i-muzyka/
[6] Спорт-семейство: Jawbone UP3 и UP2 с позабытым товарищем UP24: http://www.icover.ru/reviews/sport-semeystvo-jawbone-up3-i-up2-s-pozabytym-tovarishchem-up24/
[7] Один производитель – разные судьбы: внешние HDD LaCie P’9220 1 ТБ и Rugged Triple 2 ТБ: http://geektimes.ru/company/icover/blog/267532/
[8] Подарки от Harman Kardon к Новому году: http://www.icover.ru/promo/podarki-k-novomu-godu-dvoe-naushnikov-po-tsene-pervykh/
[9] Эксклюзивные пластинки от iCover и Warner Music: http://www.icover.ru/news/eksklyuzivnye_plastinki_ot_icover_i_warner_music/
[10] Скидка 20% на футуризм и класскику: http://www.icover.ru/news/skidka_20_na_futurizm_i_klasskiku/
[11] Источник: http://geektimes.ru/post/267884/
Нажмите здесь для печати.