Vědci vytvořili nanovlákna z DNA, která vodí elektřinu a mohou sloužit ke stavbě biologického počítače

  • S další miniaturizací čipů se hledají nové materiály a postupy, v hledáčku jsou i biologické struktury
  • Elektricky vodivá nanovlákna z DNA mohou být základem budoucích počítačů a zařízení
  • I elektronika budoucnosti může být založena na DNA
Vědci vytvořili nanovlákna z DNA, která vodí elektřinu a mohou sloužit ke stavbě biologického počítače

Miniaturizace čipů trápí i ty největší výrobce čipů, jako je například Intel nebo TSMC. Se současnými materiály už není příliš prostoru ke zmenšování a je nutné přijít jak s novými postupy a technologiemi výroby, tak i samotnými materiály.

Zatímco doposud se používala metoda „top-down“ kdy se velké celky materiálu odstraňovaly k vytvoření stále detailnější a komplexnější struktury se stále menšími částmi, nyní by mohl přijít pravý opak – „down-top“.

Využití přírodních struktur

Metoda „down-top“ využívá toho, co vidíte všude kolem nás a z čeho jsme i my složení – biologické struktury. I ty jsou pochopitelně postavené na základních částech našeho vesmíru, ať už to jsou protony, elektrony nebo celé atomy a molekuly. Proč tedy nevyužít už postavené a funkční kusy „skládačky“ ke stavbě vlastních struktur, které budou plnit funkci, jakou budeme potřebovat.

Vědci z univerzity v Paderbornu ve spolupráci s kolegy z HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) se zaměřili na zkoumání využití DNA pro konstrukce vodivých nanovláken.

Samotná elektrická vodivost nanovláken, které se automaticky uspořádaly z jednotlivých řetězců DNA (viz video o DNA origami), je zatím řešená pomocí zlata, ale v případné budoucnosti lze počítat s tím, že bude zlato nahrazeno levnějším vodivým materiálem.

Klepněte pro větší obrázek
Umělecké ztvárnění formy nanočástic zlata umístěných na nanovláknech DNA

Díky tomuto efektu lze využít molekuly a atomy v rámci DNA ke stavbě struktur, které budou potřeba a budou tvořit například návrh budoucích elektronických čipů. Zjednodušeně řečeno bychom „přírodu“ využili k tomu, že vytvoří čipy, které nám budou sloužit. Bez nutnosti mít zařízení schopné ovládat samotné molekuly a atomy.

Spojení DNA origami

Jak můžete vidět na ukázkovém obrázku, na DNA nanovláknech se nachází jednotlivé nanočástice zlata, které se starají o zmíněnou elektrickou vodivost.

Klepněte pro větší obrázek
Detail spojení nanostruktury z DNA vláken mezi vodiči, které bylo vytvořené pomocí elektronové litografie

Problém je ale i s propojením jednotlivých DNA struktur na jednotlivé vodivé kontakty, které jsou výrazně větší. Vědcům se v rámci tohoto výzkumu podařilo vše vyřešit pomocí elektronové litografie.

Zatím základní výzkum

Čipů postavených na biologických strukturách se ale nedočkáme příliš brzy. V tomto případě je výzkum stále ve velmi brzké fázi a je nutné vyřešit spoustu dalších problémů. Navíc je nutné také myslet na to, že je značný rozdíl vytvořit tyto struktury v laboratoři a vyrábět komplexní čipy v rámci milionů a miliard kusů v nějaké továrně.

Tento směr má ale jistě velkou naději, obzvláště teď, kdy dochází ke zpomalení vývoje pomocí klasických metod. Využití biologických struktur tak může překlenout problémové období, než se dostaneme k budoucím optickým nebo třeba kvantovým čipů.

Pokud chcete znát perspektivu velikostí u biologických struktur, zkuste například interaktivní nástroj Cell Size and Scale. Vir hepatitidy má například velikost 45 nm, tRNA přibližně 7 nm, vodní molekula 275 pm a atom uhlíku 340 pm.

Témata článku: Technologie, Věda, Počítače, Čipy, Procesory, Výzkum, Mooreův zákon, Nanotechnologie, Tranzistory, DNA, Dresden, Elektron, Nature, Origami, Proton, Scala, Utah, Uhlík, Vědec, Struktura, Molekula, Nová molekula, Uhlíkové vlákno, Nový postup, Elektronický čip

3 komentářů

Nejnovější komentáře

  • ehlo 12. 11. 2016 22:59:43
    Článek jsem přečetl, ale nepochopil jsem z něj vůbec nic. Vzhledem k tomu,...