美国用DNA创造出自组装光学计算机
0赞美国杜克大学(Duke University)的研究人员,成功利用了DNA(脱氧核醣核酸)──也就是一种双螺旋状的基因信息载具──创造出自组装(self-assembling)的逻辑电路,能运用光来进行二进制运算与通讯。
杜克大学普拉特工程学院(Pratt School of Engineering)的电子与计算机工程系助理教授Chris Dwyer,将特别订做的DNA代码片段(snippets)以及其他分子混合,创造出数十亿相同的纳米级、华夫饼(waffle-shaped)形状的结构体。
那些结构体就是生物学领域所熟知的发色团(chromophores),能够吸收并散发出不同波长的光线;而Dwyer的研究就是要利用这种能够“处理输入数据”的能力,来进行数字化处理。
他运用了传统的计算机推算那个DNA 片段能优先剪辑在一起,以形成功能逻辑(functioning logic)。据研究人员表示。不同于传统的电路是利用电子流来切换0与1,光线也能被用来在DNA开关上激发类似的反应,而且速度更快。
Dwyer所制造的“华夫饼”是由16个基本的DNA代码片段所组成,它们会自然的以一种独特的形状连结在一起;据Dwyer描述,制造那些“华夫饼”的过程,很像是在玩一种会自动组装的拼图游戏。
“那就如同你把一片片拼图丢到盒子里,当摇晃盒子时,那些拼图片就会自己慢慢找到邻居,完成整片拼图。”他表示:“而我们所做的,就是制造数十亿个那种拼图片,把它们丢在一起、并形成数十亿片相同的拼图。”
那些华夫饼状拼图在脊部拥有不同的发色团,利用那些由多片“华夫饼”所组成的结构体,就能制造出更复杂的电路,或是也可以选择不同的DNA 片段来制造更大片的“华夫饼”。
凭借那些“华夫饼”上的发色团天性,理应能够创造出像是AND、OR或是NAND栅门这样的简单架构;不过要将它们连结在一起以制作出复杂的系统,可能还需要利用其他的互连方法以及原理。
那些发色团“华夫饼”也是分子级的光学与化学传感器,因此也可望在生物医疗系统中找到更多额外的应用。
(参考原文:DNA makes self-assembling optical computer,by Peter Clarke)