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: Věda, Počítače, Technologie, Čipy, Procesory, Výzkum, Tranzistory, Mooreův zákon, DNA, Nanotechnologie, Struktura, Nature, Origami, Dresden, Utah, Uhlíkové vlákno, Elektron, Scala, Nanočástice, Současný materiál, Elektronický čip, Uhlík, Technologie výroby, Nová molekula, Vědec

Určitě si přečtěte

10 konceptů, které budou měnit svět v roce 2018

10 konceptů, které budou měnit svět v roce 2018

** Analytická společnost Gartner zveřejnila technologické trendy pro příští rok ** Řada technologických novinek se dočká většího nasazení ** Vše bude zase o něco efektivnější, rychlejší a chytřejší

Včera | Javůrek Karel

Přichází doba hypersonických zbraní. Hrozí zvýšené riziko jaderného konfliktu

Přichází doba hypersonických zbraní. Hrozí zvýšené riziko jaderného konfliktu

** Světové mocnosti vyvíjí nové, nesmírně rychlé zbraně ** Jsou schopné pokořit rychlost Mach 5 ** Tyto zbraně mohou zvýšit riziko rozpoutání válečného konfliktu

Včera | Mihulka Stanislav | 16

WD představuje technologii MAMR. Disky budou mít kapacitu 40 TB

WD představuje technologii MAMR. Disky budou mít kapacitu 40 TB

** WD představilo technologii MAMR, která umožňuje zvýšit hustotu dat zapsaných na běžném disku ** Půjde použít s většinou současných materiálů a technologií ** První disky se mají objevit už za dva roky

Včera | Janů Stanislav | 19