Nadchodzą molekularne komputery

Naukowcy wykonali kolejny krok ku konstrukcji molekularnych komputerów działających w oparciu o fluorescencyjne cząsteczki, których barwa i intensywność świecenia zależą od pH środowiska. Tego typu układy w przyszłości będzie można wykorzystywać m.in. do badań zmian fizjologicznych zachodzących wewnątrz żywych komórek - informuje "Chemical Communications".

Nadchodzą molekularne komputery
Źródło zdjęć: © IDG
6

By postęp techniczny trwał, naukowcy muszą w swych badaniach wyprzedzać obecnie stosowane technologie o całe dekady. Z tego powodu współpracujący z doktorem Seiichi Uchiyama z The University of Tokyo (Japonia) badacze tworzą nowe technologie, które w przyszłości być może zostaną użyte przy konstrukcji supernowoczesnych komputerów.

Tego typu komputery przyszłości nie będą - jak dotąd - działać w oparciu o krzemowe tranzystory, lecz ich "siła" obliczeniowa będzie zależeć od fizykochemicznych zmian zespołów molekuł - np. fluorescencyjnych cząstek zmieniających barwę w zależności od pH środowiska.

Podstawę tak funkcjonujących układów logicznych opracowali naukowcy japońscy, tworząc jednocześnie bardzo precyzyjny fluorescencyjny sensor zmian pH środowiska.

Układ zbudowany jest z wrażliwego na zmiany pH polimeru zsyntetyzowanego na bazie NIPAM (ang. N-isopropylacrylamide). W strukturę polimerowej macierzy włączony jest również fluorofor, czyli świecący barwnik, który reaguje z wodą, w efekcie czego jest obserwowana zmiana jego intensywności świecenia.

W zależności od pH środowiska, polimerowa struktura kurczy się albo rozluźnia, dzięki czemu więcej lub mniej cząsteczek wody wnika do wnętrza. W odpowiedzi na liczbę cząsteczek wody, która dociera do barwnika fluorescencyjnego zamkniętego wewnątrz polimerowego materiału, barwnik zmienia intensywność oraz barwę świecenia.

Zmiana barwy jest bardzo dynamiczna, i ma charakter układu włącznik-wyłącznik (ang. ON-OFF), dzięki czemu naukowcy widzą możliwość użycia tego typu materiału przy konstrukcji układów logicznych, na bazie których konstruowane są nowoczesne komputery.

Dodatkowo, zmieniając parametry chemiczne polimerowej macierzy, możliwa jest modyfikacja układu tak, by ten dawał odwrotną odpowiedź - czyli układ jest wyłączony, a po zmianie pH ulega aktywacji (skutkiem czego obserwowana jest inna barwa sensora).

Według naukowców, najszybciej sensor może zostać zaadaptowany do badań zmian pH zachodzących wewnątrz żywych komórek. Naukowcy nie zamierzają jednak zaprzestać prac nad doskonaleniem układu, by ten w przyszłości stanowił element molekularnego komputera.

Źródło artykułu:

Wybrane dla Ciebie

Ma grubość atomu. Naukowcy skonstruowali innowacyjny komputer
Ma grubość atomu. Naukowcy skonstruowali innowacyjny komputer
Nowe śmigłowce Apache. "To będzie stanowiło absolutny priorytet"
Nowe śmigłowce Apache. "To będzie stanowiło absolutny priorytet"
Izrael atakuje instalacje nuklearne. "Oceniona zostanie skala uszkodzeń"
Izrael atakuje instalacje nuklearne. "Oceniona zostanie skala uszkodzeń"
Amerykańska pomoc dla Izraela. Sojusznik na specjalnych warunkach
Amerykańska pomoc dla Izraela. Sojusznik na specjalnych warunkach
Nieziemska pogoda. Już niedługo wiatr słoneczny dotrze do Ziemi
Nieziemska pogoda. Już niedługo wiatr słoneczny dotrze do Ziemi
"To zdjęcie będzie symbolem". Nietypowa egzekucja naukowca w Iranie
"To zdjęcie będzie symbolem". Nietypowa egzekucja naukowca w Iranie
Zamachy na irańskich fizyków jądrowych. Zabijali ich nieznani sprawcy
Zamachy na irańskich fizyków jądrowych. Zabijali ich nieznani sprawcy
Izrael naśladuje Ukraińców? Potężny cios z wnętrza Iranu
Izrael naśladuje Ukraińców? Potężny cios z wnętrza Iranu
"To jest militarne arcydzieło". Analityk o uderzeniu Izraela
"To jest militarne arcydzieło". Analityk o uderzeniu Izraela
Izraelskie ataki prewencyjne. Operacje Powstający Lew, Orchard i Opera
Izraelskie ataki prewencyjne. Operacje Powstający Lew, Orchard i Opera
Polski astronauta nadal w kwarantannie. Czy może ją przerwać?
Polski astronauta nadal w kwarantannie. Czy może ją przerwać?
Żelazna Kopuła. Jak działa ochrona przeciwrakietowa Izraela?
Żelazna Kopuła. Jak działa ochrona przeciwrakietowa Izraela?