Un equipo de investigadores de la Universidad de California, Davis y la Universidad de Washington han demostrado que la conductancia del ADN se puede modular controlando su estructura, lo que abre la posibilidad de que el ADN se use en el futuro como un interruptor electromecánico para la computación a nanoescala.Aunque el ADN es comúnmente conocido por su papel biológico como la molécula de la vida, recientemente ha generado un interés significativo para su uso como material a nanoescala para una amplia variedad de aplicaciones.
En su artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , el equipo demostró que cambiar la estructura de la doble hélice del ADN modificando su entorno permite controlar la conductancia la facilidad con la que pasa una corriente eléctrica de manera reversible. Esta capacidad de modular estructuralmente las propiedades de transporte de carga puede permitir el diseñode nanodispositivos únicos basados en ADN. Estos dispositivos operarían usando un paradigma completamente diferente al de la electrónica convencional de hoy.
"A medida que los componentes electrónicos se hacen más pequeños, se vuelven más difíciles y costosos de fabricar, pero los dispositivos basados en ADN podrían diseñarse de abajo hacia arriba utilizando técnicas de autoensamblaje dirigidas como 'origami de ADN'", dijo Josh Hihath, profesor asistentede ingeniería eléctrica e informática en UC Davis y autor principal del artículo. El origami de ADN es el plegado de ADN para crear formas bidimensionales y tridimensionales a nivel de nanoescala.
"Se ha logrado un progreso considerable en la comprensión de las propiedades mecánicas, estructurales y de autoensamblaje del ADN y el uso de estas propiedades para diseñar estructuras a nanoescala. Sin embargo, las propiedades eléctricas, en general, han sido difíciles de controlar", dijo Hihath.
¿Nuevo giro en el ADN? Posibles paradigmas para la informática
Además de las ventajas potenciales en la fabricación a nivel de nanoescala, estos dispositivos basados en ADN también pueden mejorar la eficiencia energética de los circuitos electrónicos. El tamaño de los dispositivos se ha reducido significativamente en los últimos 40 años, pero a medida que el tamaño ha disminuido,la densidad de potencia en el chip ha aumentado. Los científicos e ingenieros han estado explorando soluciones novedosas para mejorar la eficiencia.
"No hay razón para que el cálculo se deba hacer con transistores tradicionales. Las primeras computadoras eran completamente mecánicas y luego trabajaron en relés y tubos de vacío", dijo Hihath. "Pasar a una plataforma electromecánica puede eventualmente permitirnos mejorar la eficiencia energética de los dispositivos electrónicosdispositivos a nanoescala "
Este trabajo demuestra que el ADN es capaz de operar como un interruptor electromecánico y podría conducir a nuevos paradigmas para la computación.
Para desarrollar el ADN en un interruptor reversible, los científicos se centraron en cambiar entre dos conformaciones estables de ADN, conocidas como la forma A y la forma B. En el ADN, la forma B es el dúplex de ADN convencional que comúnmente se asociacon estas moléculas. La forma A es una versión más compacta con diferentes espacios e inclinaciones entre los pares de bases. La exposición al etanol obliga al ADN a la conformación de la forma A, lo que resulta en una conductancia aumentada. De manera similar, al eliminar el etanol, el ADNpuede volver a la forma B y volver a su valor de conductancia reducida original.
Un paso hacia la computación molecular
Para desarrollar este hallazgo en una plataforma tecnológicamente viable para la electrónica, los autores también señalaron que aún queda mucho trabajo por hacer. Aunque este descubrimiento proporciona una demostración de prueba de principio de la conmutación electromecánica en el ADN,En general, todavía hay dos obstáculos importantes que superar en el campo de la electrónica molecular. Primero, miles de millones de dispositivos moleculares activos deben integrarse en el mismo circuito que se hace actualmente en la electrónica convencional. Luego, los científicos deben ser capaces de bloquear dispositivos específicos individualmenteen un sistema tan grande
"Eventualmente, el aspecto ambiental de este trabajo tendrá que ser reemplazado por una señal mecánica o eléctrica para abordar localmente un solo dispositivo", señaló Hihath.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Original escrito por AJ Cheline. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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