Разработването на програмируеми молекулярни машини се приближава все повече до реалността. Изследователи от Техническия университет на Мюнхен (TUM) вече създадоха изключително надежден и стабилен ДНК превключвател. Той може да се управлява по електрически път и да се използва за регулиране на молекулярни функции. При това превключвателят е останал функционален в продължение на няколкостотин хиляди цикъла на превключване.
Той се основава на технологията ДНК оригами, при която ДНК нишки се нагъват в прецизно определени компоненти с наноразмери. С помощта на тази техника екипът е създал ДНК превключвател с две стабилни позиции. Кратък електрически импулс е достатъчен, за да премести структурата от едната позиция в другата в рамките на милисекунди. След това тя остава в новата си позиция без допълнителен разход на енергия.
Това е важна стъпка в развитието на молекулярните машини. Такива хипотетични системи ще трябва не само да се превключват контролирано, а и да работят надеждно през продължителни периоди от време. Именно това демонстрира новият превключвател, създаден в Мюнхен – в експериментите отделни устройства са останали стабилни в продължение на часове, издържайки над 200 000 цикъла на превключване, а при допълнителна конфигурация са показали стабилно поведение дори след около един милион задействания.
Първите приложения са на лице
„С нашия дизайн успяхме да покажем, че базиран на ДНК превключвател може не само да се управлява бързо и прецизно, но е и изключително дълготраен“, посочва Фридрих Зимел, професор по физика на синтетичните биологични системи в Природонаучния факултет на TUM. „Това прави по-реалистично използването на базирани на ДНК компоненти като функционални елементи на бъдещи молекулярни машини.“
Изследователският екип вече е тествал две възможни приложения. При една от експерименталните конфигурации превключвателят е свързан със златни нано – пръчици. По този начин оптичен сигнал може да бъде включван и изключван в зависимост от позицията на превключвателя. При втори експеримент екипът използва превключвателя, за да разкрива или прикрива редуващо се място за свързване на други ДНК нишки. Това е позволило да се контролира скоростта на този процес на свързване.
Така изследването прави повече от това да представи един-единствен нов компонент с нано размери. То също така осигурява основа за систематично изследване на дълготрайността, износването и потенциалните режими на отказ на молекулярните превключватели. Първият автор Флориан Ротшер посочва: „В бъдеще такива електрически управляеми ДНК системи биха могли да представляват интерес за молекулярна обработка на информация, за оптични наноустройства и за целенасочен контрол на химични реакции.“
Експериментите са проведени при контролирани лабораторни условия и в специализирани измервателни конфигурации. Резултатите показват, че концепцията работи надеждно при тези условия. Необходими са обаче допълнителни стъпки в разработването, преди да станат възможни потенциални технически приложения извън подобна лабораторна среда.
Прочетете още:
Роботите на TUM започват битка с морските отпадъци
Китайски инженери се научиха да моделират мащабни квантови процеси на класически компютри
Най-важното от първия ден на Световния мобилен конгрес в Барселона
Lenovo представи първия по рода си протопип на лаптоп с прозрачен дисплей
OpenAI и Microsoft работят върху суперкомпютър с AI за 100 млрд. долара
Tesla ще представи роботизираните си таксита на 8 август
Sony ULT Wear – ново поколение безжични слушалки с ANC и впечатляващ дизайн (Ревю)
В България бе открита Първата международна олимпиада по изкуствен интелект
Учени създадоха роботи, задвижвани от гъбички
OpenAI представи новия си AI модел O1