Συνθετικά υλικά που προγραμματίζονται ανοίγουν τον δρόμο για νέους υπολογιστές και άλλες εφαρμογές

11/08/2020

Τεχνητά μόρια θα μπορούσαν κάποια στιγμή να αποτελούν την μονάδα πληροφορίας για ένα νέο είδος υπολογιστών, ή τη βάση για προγραμματιζόμενα υλικά και ουσίες: Οι πληροφορίες θα κωδικοποιούνται στη χωρική διάταξη των μεμονωμένων ατόμων, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο η αλληλουχία βασικών ζευγών καθορίζει το πληροφοριακό περιεχόμενο του DNA, ή αλληλουχίες 0 και 1 αποτελούν τη μνήμη των υπολογιστών.

Ερευνητές στο University of California, Berkeley και το Ruhr-Universität Bochum (RUB) έχουν πραγματοποιήσει ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση, δείχνοντας πως η τεχνική ΑΡΤ (atom probe tomography) μπορεί να χρησιμοποιείται για την ανάγνωση μιας πολύπλοκης χωρικής διάταξης ιόντων μετάλλου σε μεταλλικά- οργανικά πλαίσια.

Τα μεταλλικά- οργανικά πλαίσια (MOF) είναι κρυσταλλικά, πορώδη δίκτυα κόμβων πολλαπλών μετάλλων που συνδέονται με οργανικές μονάδες για τον σχηματισμό μιας καλοσχηματισμένης δομής. Για να κωδικοποιηθεί η πληροφορία μέσω αλληλουχίας μετάλλων, είναι απαραίτητο να είναι κάποιος πρώτα σε θέση να «διαβάσει» τη διάταξη των μετάλλων. Αυτό ωστόσο ήταν πολύ δύσκολο- και τελευταία το ενδιαφέρον ως προς τον χαρακτηρισμό των αλληλουχιών μετάλλων έχει αρχίσει να αυξάνεται λόγω της εκτενούς πληροφορίας που μπορούν να παρέχουν τέτοιες δομές.

Ως τώρα δεν υπήρχε πρακτικά μέθοδος για ανάγνωση της αλληλουχίας των μετάλλων στα MOF. Στο πλαίσιο της εν λόγω έρευνας, ωστόσο, ήταν δυνατόν να γίνει κάτι τέτοιο μέσω ΑΡΤ, στην οποία εξειδικεύεται ο Τονγκ Λι, επιστήμονας υλικών στο RUB. Οι ερευνητές επέλεξαν το MOF-74, που φτιάχτηκε το 2005, ως το αντικείμενο ενδιαφέροντος. Σχεδίασαν τα MOF με συνδυασμούς κοβαλτίου, καδμίου, μολύβδου και μαγγανίου, και μετά αποκρυπτογράφησαν τη χωρική τους δομή χρησιμοποιώντας ΑΡΤ.

Ο Λι παρουσιάζει τη μέθοδο μαζί τους Ζε Τζι και Ομάρ Γιάγκι του UC Berkeley στο Science. Στο μέλλον τα MOF θα μπορούν να αποτελούν τη βάση προγραμματιζόμενων χημικών μορίων: Για παράδειγμα, ένα MOF θα μπορούσε να προγραμματιστεί να απελευθερώνει ένα ενεργό φαρμακευτικό συστατικό στο σώμα προκειμένου να στοχεύει μολυσμένα κύτταρα και μετά να το διασπά σε αβλαβείς ουσίες, εφόσον δεν χρειάζεται άλλο- ή θα μπορούσε να είναι δυνατός ο προγραμματισμός MOF για απελευθέρωση διαφορετικών φαρμάκων, σε διαφορετικές χρονικές φάσεις.

ΠΗΓΗ: www.naftemporiki.gr