Исследовательская группа Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработала биотранзистор на основе ДНК — молекулярный аналог ключевого полупроводникового компонента, который принимает сигналы и выполняет вычисления, — и использовала его для создания новой молекулярной схемы, способной обрабатывать и хранить информацию.
Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.
По мере того как полупроводниковые технологии приближаются к масштабу в 2 нанометра (нм), который, по общему мнению, близок к физическому пределу, исследователи все активнее изучают альтернативные вычислительные парадигмы, выходящие за рамки традиционных кремниевых систем. ДНК стала многообещающим кандидатом благодаря своим уникальным свойствам.
Благодаря комплементарному спариванию оснований ДНК можно точно запрограммировать на реагирование на определенные входные сигналы. Кроме того, расстояние между соседними основаниями составляет всего 0,34 нанометра, что делает ДНК привлекательным материалом для обработки информации сверхвысокой плотности.
Несмотря на этот потенциал, традиционные ДНК-схемы имеют ограничение в виде «одноразового использования». После завершения реакции система выходит из строя, что затрудняет непрерывную или сложную обработку информации.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала молекулы ДНК, которые меняют свою конфигурацию в ответ на входные сигналы, сохраняя ее в течение длительного времени. В этой системе полученная молекулярная конфигурация эффективно хранит информацию и влияет на последующие процессы.
Другими словами, исследователи создали схему без сброса. способную обрабатывать информацию в режиме реального времени без необходимости внешней инициализации и при этом сохранять ранее обработанную информацию.
Это исследование важно тем, что оно демонстрирует транзистороподобную функциональность — фундаментальный принцип работы полупроводниковых устройств — на уровне молекул ДНК. Оно закладывает основу для программируемых молекулярных систем, в которых молекулы могут обрабатывать и хранить информацию, выходя за рамки простых химических реакций.