العث مخلوقات وحيدة الخلية تعيش في المحيطات والبحيرات وحتى الطين. إنهم يخلقون حول أنفسهم قذائف بأشكال معقدة مختلفة، يحيطون بها من جميع الاتجاهات. ومن بين جميع المخلوقات الموجودة في العالم، من الممكن أن هذه المخلوقات الصغيرة ستحدث الثورة القادمة في إنتاج رقائق الكمبيوتر
العث مخلوقات وحيدة الخلية تعيش في المحيطات والبحيرات وحتى الطين. إنهم يخلقون حول أنفسهم قذائف بأشكال معقدة مختلفة، يحيطون بها من جميع الاتجاهات. ومن بين جميع المخلوقات الموجودة في العالم، من الممكن أن تُحدث هذه المخلوقات الصغيرة الثورة القادمة في إنتاج رقائق الكمبيوتر.
يقوم القائمون على القوالب ببناء جدرانهم ذات القشرة الصلبة عن طريق إنشاء ووضع صفوف دون الميكرون من السيليكا - وهو القالب الذي يستخدم أيضًا كمادة رئيسية في صناعة أشباه الموصلات. يقول مايكل سوسمان، أستاذ الكيمياء الحيوية في جامعة ويسكونسن ماديسون: "إذا تمكنا من التحكم في هذه العمليات وراثيا، فسيكون لدينا طريقة جديدة تماما لصنع رقائق الكمبيوتر النانوية".
ومن أجل الوصول إلى هذا الهدف، أفادت مجموعة بحثية بقيادة سوسمان وفيرجينيا أرمبرست -خبير العفن من جامعة واشنطن- عن العثور على سلسلة من الجينات المشاركة تحديدًا في إنتاج السيليكا ومعالجتها في عفن الثالاسيوسيرا الزائفة. تم نشر الدراسة اليوم في النسخة الإلكترونية المبكرة من PNAS.
ستسمح البيانات الجديدة لسوسمان بالبدء في معالجة الجينات المسؤولة عن تكوين السيليكا، ونأمل أن يستخدمها لإنشاء صفوف من السيليكا على رقائق الكمبيوتر. هذا التقدم في تصنيع الرقائق يمكن أن يزيد بشكل كبير من سرعة المعالجة، وفقًا لسوسمان، لأن القائمين على القوالب قادرون على إنتاج خطوط سيليكون أرق بكثير مما تسمح به التكنولوجيا الحالية.
"لقد تمكنت صناعة أشباه الموصلات من مضاعفة كثافة الترانزستورات على رقائق الكمبيوتر كل بضع سنوات. لقد فعلوا ذلك باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية الضوئية (التي تتضمن استخدام ليزر قوي) في الثلاثين عامًا الماضية،" يوضح سوسمان. "لكنهم يقتربون الآن من حد دقة الضوء المرئي."
إلى أن قرر سوسمان الاهتمام بالمهارات الهندسية للتيرابينات، كان الاهتمام الرئيسي بها يأتي من علماء البيئة الذين كانوا يحاولون تقييم دورها في دورة الكربون للأرض. وتحصل الأشكال الصغيرة على الطاقة اللازمة لوجودها من خلال عملية التمثيل الضوئي، التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء والماء، وعندما تموت تغوص في قاع المحيط. فهي تستنزف 20٪ من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي كل عام. يتم تصريف كمية مماثلة من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي كل عام بواسطة جميع الغابات المطيرة مجتمعة.
لكن البحث في الأشكال كشف عن احتمالات رائعة أخرى. عندما علم سوسمان بالأشكال، تفاجأ عندما علم بالتنوع الهائل الموجود في الأصداف المختلفة. لقد أدرك أنه يجب أن تكون هناك آليات فريدة تتحكم في ترتيب جزيئات السيليكا لإنشاء نمط الصدفة الفريد لكل نوع.
ومن أجل تحديد الجينات المشاركة في تصميم الأصداف المختلفة، استخدم فريق البحث شريحة الحمض النووي التي طورها سوسمان وفرانكو كارينا وفريد بلاتنر - مهندس كهربائي وعالم وراثة، على التوالي. أسس الثلاثة معًا شركة التكنولوجيا الحيوية NimbleGen. وسمحت الرقاقة للعلماء الثلاثة بمعرفة الجينات المشاركة في العمليات الخلوية المختلفة. في هذه الحالة، حددت الشريحة الجينات التي استجابت عندما تمت زراعة العفن في مستويات منخفضة من حمض السيليك، وهي المادة الخام التي تستخدمها لصنع السيليكا.
إن المستويات المنخفضة من حمض السيليك تعني في الواقع تجويع القوالب. في هذه الحالة من الجوع الشديد للمادة الخام للسيليكا، أصيبت 30 جينة بالجنون وبدأت في الإفراط في التصرف. ومن بين هذه الجينات 25 جينًا جديدة تمامًا ولا تشبه الجينات المعروفة الأخرى.
"هناك 13,000 جين في الكائن الحي. يقول سوسمان: "الآن بعد أن علمنا أن هناك احتمالًا كبيرًا بأن جيناتنا الثلاثين تشارك في معالجة السيليكا، يمكننا التركيز عليها والبدء في معالجتها وتغييرها بالهندسة الوراثية ونرى ما سيحدث".
عندما تصل التكنولوجيا القائمة على تشغيل حدائق عامل الشكل إلى التنفيذ الكامل، فإنها ستحدث ثورة - وليس فقط في مجال أشباه الموصلات. ترمز هذه الجينات إلى إنزيمات - آلات نانوية بحجم جزيئات فردية - قادرة على تحويل حمض السيليك إلى جزيئات فردية من السيليكا وتسلسلها بطريقة يحددها مبرمجو الأشكال. سيكون المشكلون المستعبدون قادرين على إنشاء أي شكل ثلاثي الأبعاد تقريبًا من السيليكا. ستكون هذه هي الخطوة الأولى في ثورة تكنولوجيا النانو التي تتلاعب بالجزيئات والذرات الفردية. وسيؤدي نجاح المشروع إلى البحث عن كائنات أخرى أحادية الخلية تحتوي على إنزيمات قادرة على نقل وتسلسل جزيئات أخرى، وليس السيليكا فقط. إن اكتشاف مثل هذه الإنزيمات وفهم وظيفتها سيعني أننا في المستقبل سنكون قادرين على إنتاج مواد قوية وخالية من العيوب ومعقدة للغاية، وبتكلفة زهيدة وبكفاءة، ذرة بعد ذرة.
للحصول على معلومات على موقع جامعة واشنطن
روابط صور المجهر الإلكتروني الماسح للأشكال:
الرابط 2
الرابط 3
تعليقات 6
عامي
أنت على حق في كل ما تقوله. التقدير اليوم وفقًا لرأي الخبراء هو أن هناك 100,000 نوع مختلف من العث (انظر الاقتباسات من مقالات ويكيبيديا)، لكن هذا بالطبع مجرد تقدير.
فيما يتعلق بملف الحمض النووي والترانزستورات - مرة أخرى، أنت على حق. إذا أشرنا إلى الأشكال، فإن ميزتها الكبيرة على الحمض النووي في هذه الحالة هي أنها قادرة على إنشاء هياكل معقدة ثلاثية الأبعاد، في حين أن الحمض النووي من حيث المبدأ هو فقط المخصصة للخطوط المتعرجة، والهياكل ثلاثية الأبعاد المصنوعة من الحمض النووي وحده كانت غير مستقرة للغاية.
على أي حال، أنت على حق فيما يتعلق بالترانزستورات مقاس 45 نانومتر، وحتى شركة IBM أعلنت عن طريقة لصنع ترانزستورات مقاس 30 نانومتر. ومع ذلك، فهو ليزر (بنفسجي غامق)، ومن الصعب مقارنته بعمل الجزيئات بمفردها.
شكرا على التعليقات،
روي.
المقال مثير جدا للاهتمام. وفي الوقت نفسه، يجب أن أقول إنه في الماضي كانت هناك بالفعل أفكار حول الاستخدامات البيولوجية للهياكل لأغراض بناء الترانزستورات. لقد قيل الكثير عن ملف الحمض النووي الذي سيتم استخدامه كخيط يمكن تغليفه بالمعدن وما شابه.
بالمناسبة، قيل في المقال أن الترانزستورات تقترب من دقة الضوء المرئي... بقدر ما أفهم، يتم تصنيع الترانزستورات اليوم بدقة تصل إلى 45 نانومتر. وهو ما يعني درجة واحدة أصغر من الضوء المرئي (700-400 نانومتر).
وأيضًا، أشك في وجود أكثر من 100,000 نوع مختلف من العفن بالفعل؟ وعلى أية حال فإن العلم لا يعرفهم. ربما يكون هذا تقديرًا (وربما يكون تقديرًا جيدًا).
تحيات أصدقاء
عامي بشار
عواقب وخيمة بالفعل اتجاه غير تافه على الإطلاق لتحقيق اختراق ضروري في مجال تكنولوجيا النانو. جميلة ومثيرة للاهتمام.
مقال جميل!
حقا جميلة! مثير جدا.
ماذا يعني أن الأشكال تم تجويعها؟
هل القسوة على الحيوان تعلم بهذا؟