Преобразование биологии для проектирования компьютеров следующего поколения

Группа нашла способы трансформации структур, которые естественным образом встречаются в клеточных мембранах, для создания других архитектур, таких как параллельные отрезки шириной 1 нм, более применимые к вычислениям.

Закон Мура, согласно которому число компонентов, которые могут быть выгравированы на поверхности кремниевой пластины, удваивается каждые два года, был предметом недавних дебатов. Более быстрые темпы компьютерных достижений за последнее десятилетие привели к тому, что некоторые эксперты заявили, что закон Мура, детище соучредителя Intel Гордона Мура в 1960-х годах, больше не применяется. Особую озабоченность вызывает то, что вычислительным устройствам следующего поколения требуются функции размером менее 10 нанометров, что приводит к неустойчивому увеличению затрат на изготовление.

Биология обычно создает функции в масштабах менее 10 нм, но они часто структурированы способами, которые бесполезны для таких приложений, как вычисления. Группа Университета Пердью нашла способы преобразования структур, которые естественным образом встречаются в клеточных мембранах, для создания других архитектур, таких как параллельные отрезки шириной 1 нм, более применимые к вычислительной технике.

Вдохновленные биологическими клеточными мембранами, исследователи Purdue из Claridge Research Group разработали поверхности, которые выступают в качестве чертежей молекулярного масштаба для распаковки и выравнивания наноразмерных компонентов для компьютеров следующего поколения. Секретный ингредиент? Вода в крошечных количествах.

«У биологии есть удивительный набор инструментов для встраивания химической информации в поверхность», — говорит Шелли Кларидж, недавно работавший преподаватель кафедры химии и биомедицинской инженерии в Пердью, который возглавляет группу исследователей наноматериалов. «Мы обнаруживаем, что эти инструкции могут стать еще более действенными в небиологических условиях, где воды не хватает».

В работе, только что опубликованной в Chem, дочернем журнале Cell, группа обнаружила, что полоски липидов могут распаковывать и заказывать гибкие золотые нанопроволоки диаметром всего 2 нм в областях, соответствующих многим миллионам молекул на поверхности шаблона.

«Настоящим сюрпризом была важность воды», — сказал Кларидж. «Ваше тело в основном состоит из воды, поэтому молекулы в клеточных мембранах зависят от его функционирования. Даже после того, как мы трансформируем структуру мембраны очень небиологичным образом и высушиваем ее, эти молекулы могут вытянуть достаточное количество воды из сухого зимнего воздуха, чтобы делать свою работу."

Их работа совпала с празднованием «Гигантских скачков» Пердью, отмечающим глобальные достижения в области устойчивого развития как часть 150-летия Пердью. Устойчивое развитие является одной из четырех тем ежегодного празднования фестиваля идей, призванного продемонстрировать Пердью как интеллектуальный центр, решающий проблемы реального мира.

Исследовательская группа работает с Бюро по коммерциализации технологий Фонда исследований Пердью, чтобы запатентовать их работу. Они ищут партнеров для продолжения исследований и вывода технологий на рынок.