كوچكتر از ويروس ايدز؛ در حالحاضر محيط كوچكترين ترانزيستورها اين چنين است. در 60 سال گذشته، صنعت عناصر مركزي تراشههاي كامپيوتري را تا 14 نانومتر كاهش دادهاست. روشهاي مرسوم، با وجود اين، مرزهاي فيزيكي را هدف قرار ميدهند. محققان در سراسر جهان به دنبال جايگزينهايي براي اين مسئله هستند.
يكي از روشها ميتواند خودسازماندهي اجزاي پيچيده از مولكولها و اتمها باشد. دانشمندان پيشرفتهاي مهمي داشتهاند. فيزيكدانان، از طريق نانوسيمهاي طلااندود، كه به طور مستقل از رشتههاي DNA ي واحد ايجاد ميشوند، جرياني را هدايت كردند.
در نگاه اول، شبيه خطوط كرممانند در مقابل يك پسزمينه سياه است. اما آنچه ميكروسكوپهاي الكترونيكي از نزديك نشان ميدهد ساختارهايي با اندازههاي نانومتري است كه دو تماس الكتريكي را بههم متصل ميكند. دكتر آرتور آرب از مؤسسه فيزيك يون پرتو ميگويد: «اندازهگيريهاي ما نشان ميدهد كه جريان الكتريكي از طريق اين سيمهاي كوچك هدايت ميشوند.» اين فيزيكدان تأكيد ميكند كه اين امر لزوماً بديهي و خودآشكار نيست.
محققان، براي توليد نانوسيمها، از طريق جفتهاي پايه، يك رشته واحد و درازي از مواد ژنتيكي را با قطعات DNA كوتاهتر تركيب ميكنند تا يك رشته دوتايي باثبات ايجاد كنند. با استفاده از اين روش، ساختارها به طور مستقل شكل موردنظر را بهخود ميگيرند. محققان معتقدند: «با كمك اين روش، كه شبيه اريگامي، هنر ژاپني تا دادن كاغذ است و بهعنوان اريگامي- DNA بدان اشاره ميشود، ميتوانيم الگوهاي بسيار كوچكي را خلق كنيم.» «مدارهاي بسيار كوچكي كه از اتمها و مولكولها ساخته شدهاند نيز امكانپذير هستند.» هدف اين استراتژي، كه دانشمندان روش «پايين به- بالا» مينامند، برعكس كردن و تغيير دادن كامل توليد مرسوم اجزاي الكترونيكي است. «صنعت تا كنون از آنچه متد «بالا به پايين» شناخته شدهاست استفاده كردهاست. بخش بزرگي از مواد پايه جدا ميشود تا زماني كه ساختار موردنظر به دست آيد. به زودي، به دليل كوچكسازي مستمر ديگر ممكن نخواهدبود.» به جاي آن، رويكرد جديد رويكردي طبيعتگرا است. مولكولها از طريق فرآيندهاي خودسازماني ساختارهاي پيچيده را توسعه ميدهند.
عناصري كه بدان وسيله توسعه يافتند بهطورقابلتوجهي از كوچكترين اجزاي تراشه كامپيوترهاي امروزه كوچكتر خواهند بود. توليد مدارهاي كوچكتر از لحاظ نظري نياز به تلاشهاي كمتري خواهدداشت. با وجود اين، يك مشكل وجود دارد؛ محققان ميگويند:«مواد ژنتيكي بخوبي جريان را هدايت نميكنند.» محققان با استفاده از پيوندهاي شيميايي، نانوذرات طلااندود را بر روي سيمهاي DNA جاي دادهاند. با استفاده از روش «بالا به پايين»، ليتوگرافي پرتوي الكترونيكي، آنها از نظر الكترونيك با هر كدام از سيمها تماس ايجاد ميكنند.
فيزيكدانان معتقدند: «اين اتصال بين الكترودهاي بزرگتر و ساختارهاي DNA ي منحصربهفرد تا كنون به مشكلات فني پرداختهاست. با تركيب اين دو روش، ميتوانيم اين مسئله را حل كنيم. ما ميتوانيم به درستي انتقال بار را از طريق هركدام از سيمها مشخص كنيم.» همانطور كه تستهاي محققان درسدن نشان دادهاست، جرياني كه در واقع از طريق سيمهاي طلااندود هدايت ميشوند، به دماي محيط بستگي دارند. انتقال بار به طور همزمان با كاهش دما كاهش مييابد. در دماي طبيعي اتاق، سيمها به خوبي عمل ميكنند، حتي اگر يك ذره طلا به ذره بعدي پرش كند، زيرا آنها به طور كامل با هم آميخته نشدهاند. باوجوداين، اين فاصله بسيار كوچك است به طوريكه با استفاده از پيشرفتهترين ميكروسكوپها نيز ديده نميشوند.» براي بهبود رسانايي، هدف تيم آرتور ارب تركيب پليمرهاي رسانا در بين ذرات طلا است.
اين محقق در ادامه ميگويد: فرآيند آبكاري هنوز هم ميتواند بهبود يابد. باوجوداين، او از نتيجه كلي راضي است: «ما توانستيم نشان دهيم كه سيمهاي DNA ي طلااندود انرژي را هدايت ميكنند. در واقع هنوز در مرحله تحقيقات پايه هستيم، به همين خاطر است كه از طلا استفاده ميكنيم تا از يك فلز مقرون به صرفهتر. با اينحال، قدم مهمي در اين راستا برداشتهايم، كه ميتوانيم در آينده براساس DNA دستگاههاي الكترونيكي ايجاد كنيم.»
منبع: ساينس ديلي
