إن التطور الجديد المعتمد على الحمض النووي سيجعل من الممكن عزل الذرات والأيونات في المستقبل

الملقط الذي سيحرك الروبوتات للأمام

انظر أدناه تحديثًا لتاريخ 21/8/2000

قام باحثون من مختبرات بيل وجامعة أكسفورد لأول مرة بتصميم ملقط صغير مصنوع من الحمض النووي. والغرض من تطوير الملقط، وهو أصغر بخمس مرات من الدبوس، هو، على سبيل المثال، عزل ذرة واحدة وإزالتها. من 30 تريليون جسيم الموجودة في قطرة ماء واحدة.

يعتمد مبدأ عمل الملقط على الآلية البيولوجية للحمض النووي: جزيء الحمض النووي يشبه حلزونًا مزدوجًا يتكون من شريطين، يتكون كل منهما من وحدات فرعية تسمى القواعد. تتصل الخيوط ببعضها البعض فقط عندما يكون هناك تطابق تام بين أزواجها الأساسية. قاعدة الكماشة هي في الواقع جزيء حمض نووي منتظم، حيث يعمل كل شريط كذراع، وفي قسم معين، يتصل خيط ثالث مطوي بالذراعين مما يمنعهما من الاتصال ببعضهما البعض وينشر الذراعين على الجانبين. يتم توصيل خيط رابع، مطوي أيضًا، بالذراعين الممدودين، مما يكمل إنشاء الملقط، وفي الواقع لا يترك شريطًا واحدًا من الحمض النووي مكشوفًا. وذلك لمنع التصاق الذراعين مرة أخرى في ملف مزدوج.

ووفقا للدكتور برنارد يورك من مختبرات بيل، الذي يرأس فريق البحث، في يوم من الأيام قد يقوم الملقط أيضًا بعزل واستخراج الأيونات - الذرات التي أزالت أو أضافت إلكترونات - وهذا سيساعد في بناء الهياكل الجزيئية، وسيسمح أيضًا (مع بمساعدة القوى الكهربائية، واختلافات تركيز الأيونات، وما إلى ذلك) حركة الآلات الصغيرة، مثل الروبوتات. ووفقا له، فإن مختبرات بيل هي جزء من شركة "لوسنت تكنولوجيز". - على الرغم من عدم اهتمامه بشكل مباشر بفكرة الكماشة، إلا أنه يوضح الآلية التي يتصل بها الخصلتان ببعضهما البعض بشكل مستقل، دون مساعدات خارجية، ويوضح أن هذا هو الدليل على أنه سيكون من الممكن ذلك في المستقبل قم بتوصيل المكونات الإلكترونية بجزيء الحمض النووي المزدوج، وسوف تتصل الخيوط لإنشاء جهاز كمبيوتر سريع وله سعة تخزين بيانات أعلى بكثير مما هو متاح في أجهزة الكمبيوتر اليوم.

لقد أدى التقدم السريع في مجال التكنولوجيا الفائقة إلى تحسين ذاكرة رقائق الكمبيوتر بشكل كبير، ولكن وفقًا للخبراء، سنصل في النهاية إلى الحد الأقصى من القدرة على تطوير المكونات الإلكترونية باستخدام التكنولوجيا الحالية، وبعد ذلك سيتعين علينا العثور على جديد و طرق أكثر فعالية لتخزين المعلومات. الحمض النووي هو الوسيلة الطبيعية لتخزين كميات هائلة من المعلومات في منطقة صغيرة: المسافة بين القواعد في كل من الخيوط هي 0.34 نانومتر (جزء من المليار من المتر). الحد الأدنى لحجم الأجهزة التكنولوجية الصغيرة اليوم هو حوالي 100 نانومتر.

ويعد تطوير الملقط جزءا من محاولة أولية لاستخدام الحمض النووي كسقالة إلكترونية، سيتم من خلالها تطوير أجهزة كمبيوتر مجهرية أو روبوتات صغيرة في المستقبل يمكنها التحرك في نظام الدم وشفاء الإصابات في الماضي، ثلاثية الأبعاد لقد تم بالفعل تطوير الهياكل من الحمض النووي، مثل المفاتيح الميكانيكية التي يتم إيقاف تشغيلها وتشغيلها في كل مرة تتم فيها إضافة مادة كيميائية إلى محلول الحمض النووي "أ". هذا العام سجلت شركة التكنولوجيا الحيوية "نانوجان" براءة اختراع للحمض النووي المصبوغ بأصباغ الفلورسنت. مما يخلق ذاكرة بصرية يمكنها تخزين معلومات أكثر من القرص المضغوط.

ومع ذلك، يعتقد الخبراء أن ما لا يقل عن عشر سنوات سوف تمر قبل أن يصبح من الممكن استخدام الحمض النووي لحل المشاكل اليومية، ووفقا لخبراء آخرين، فمن الممكن أن تثبت العناصر الكيميائية الأخرى أنها أكثر فعالية من الحمض النووي لنفس الاستخدامات. يقول جيمس تور، أستاذ الكيمياء في جامعة رايس، إن العمل مع الحمض النووي قد يكون "مختبرًا تجريبيًا رائعًا، ولكن ليس من الواضح مدى كونه عمليًا". ووفقا له، هناك مشاكل أساسية في العمل مع الحمض النووي: فهو يعمل بشكل أفضل في بيئة سائلة. وهو ليس موصلاً جيداً - وهو ما يحد من اتصال المكونات الإلكترونية به.
{ظهر في صحيفة هآرتس بتاريخ 14/8/2000}
تم التحديث بتاريخ 21/8/2000
"مفتاح مجهري"، يزعمون أنه يمكن برمجة الجزيئات به تمامًا كما تتم برمجة أجهزة الكمبيوتر، في تقنية تُعرف باسم "الميكنة الجزيئية"، وفقًا لما ذكره موقع E-commerce Times الإخباري. وسيسمح لنا "الكمبيوتر الجزيئي" بأداء المهام العمليات التي لم تخطر على بالنا بعد"، كما يقول ج. جيمس هالز من جامعة كاليفورنيا.

واستنادا إلى الافتراض بأن كل نظام حاسوبي يتكون من أجسام صغيرة يمكن أن تكون في حالة "تشغيل" أو "إيقاف"، يرغب الباحثون في بناء سلسلة من الجزيئات في المستقبل تؤدي إجراءات وفقا "للبرمجة" من خلال التيارات الكهربائية أو التعرض للضوء. حدد الباحثون جزيئًا يسمى الكاتينان، وهو يتكون من دائرتين من ذرات مفردة. تتسبب التأثيرات الخارجية، مثل الضوء أو التداخل الكهربائي، في فصل الدائرتين، مما يعطي الجزيء صورة "متوقف".

في وقت سابق من هذا الشهر، ابتكرت مجموعة من الباحثين من مختبرات بيل وجامعة أكسفورد محركًا جزيئيًا صغيرًا للغاية، صغير جدًا بحيث يمكن وضع 30 تريليون منه في قطرة ماء واحدة. ولا تزال التكنولوجيا الجديدة، المعروفة باسم تكنولوجيا النانو، في مهدها، لكن العلماء يتوقعون إمكانات كبيرة. ومنذ وقت ليس ببعيد، طور العلماء نسخة من "المفتاح" الجزيئي للاستخدام مرة واحدة، أو في بيئة تكون درجة الحرارة فيها منخفضة. يشير النشر من نهاية الأسبوع الماضي إلى "إصدار" يمكن إعادة استخدامه ومقاوم لدرجة حرارة الغرفة.

تعد العديد من الشركات في العالم، بما في ذلك IBM وMotorola وHewlett-Packard (HP) من بين الشركات الرائدة في المجموعة التجريبية من الإلكترونيات الجزيئية. تستثمر الحكومة الأمريكية الكثير من الموارد في تطوير تكنولوجيا النانو، وتفيد عن تحويل حوالي 500 مليون دولار سنويا للتطوير في هذا الموضوع.

تشير العديد من الدراسات حول هذا الموضوع إلى أنه في المستقبل ستتمكن حوالي مليار دائرة جزيئية من الاقتراب من بعضها البعض بمساعدة تفاعل كيميائي، وتشكيل جسم واحد. وهذا يعني تطوير القدرة على إنتاج رقائق من شأنها أن تقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج وتحسن الأداء، مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الحالية التي تعتمد على مكونات السيليكون. بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة الكمبيوتر المعتمدة على الميكنة الجزيئية ستسمح بتخزين المعلومات بشكل أكثر موثوقية مما هو مقبول حاليًا. وستكون ميزتها أيضًا هي حجمها الصغير، الذي يسمح بنسجها في تفاصيل الملابس أو إنشاء روبوتات صغيرة، قادرة على الإبحار داخل جسم الإنسان ومعالجة الإصابات.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~292429773~~~28&SiteName=hayadan