طور العلماء في شركة IBM طريقة لاستخدام تقنية الطي والنسخ الذاتي، التي تتميز بها جزيئات الحمض النووي، لبناء دوائر إلكترونية صغيرة.
طور العلماء في شركة IBM طريقة لاستخدام تقنية الطي والنسخ الذاتي، التي تتميز بها جزيئات الحمض النووي، لبناء دوائر إلكترونية صغيرة. وقد يؤدي تطوير تكنولوجيا النانو الجديدة هذه إلى بناء رقائق كمبيوتر أصغر حجما وأسرع وأكثر كفاءة في استهلاكها للطاقة - فضلا عن كونها أرخص في التصنيع.
ويركز العمل في شركة IBM، والذي يتم تنفيذه بالتعاون مع باحثين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، على طرق الجمع بين تقنيات الطباعة الحجرية - طباعة صورة من خلال التعرض للضوء، والذي يستخدم حاليًا لحرق هيكل الشريحة على رقاقة السيليكون - جنبًا إلى جنب مع قدرة التجميع الذاتي للهياكل الكيميائية الصغيرة، في شكل يميز عمليات تكرار الحمض النووي لجزيئات. كل هذا مع استخدام معدات الإنتاج المتوافقة مع تلك الموجودة بالفعل في خدمة صناعة أشباه الموصلات - والتي تتيح توفير تكاليف التحول إلى هذه التكنولوجيا.
تنبع فائدة هذا النهج من حقيقة أن هياكل الحمض النووي الصغيرة، الموضوعة بطريقة يمكن التحكم فيها جيدًا، يمكن استخدامها كقوالب أو لوحات دوائر صغيرة، مما يسمح بتجميع مكونات مثل أنابيب الكربون النانوية والأسلاك النانوية الموصلة والجسيمات النانوية الأخرى بدقة. ويتم وضعها بجانب بعضها البعض: كل ذلك في أبعاد أصغر بكثير من تلك التي تستطيع صناعة أشباه الموصلات التعامل معها بالتقنيات التي نعرفها اليوم. وهكذا، ولأول مرة، يتم فتح إمكانية بناء مكونات وظيفية يمكن دمجها في هياكل أكبر - بالإضافة إلى تعلم المزيد عن الهياكل النانوية المرتبة في صفائف معروفة.
تواجه صناعة أشباه الموصلات حاليًا التكاليف المتزايدة لتصغير المكونات، مما يحد من قدرتها على الاستمرار في العمل وفقًا لتوقعات التحسين المستمر في الأداء، كما هو محدد في "قانون مور".
تسمح مجموعة التجميع الذاتي المحددة لجزيء DNA واحد بتجميع نفسه من خلال تفاعل كيميائي يحدث في محلول، بين خيط واحد صغير من الحمض النووي الفيروسي وبين خليط من الألياف الاصطناعية الأقصر والأصغر. تعمل هذه المكونات القصيرة بمثابة دبابيس ورق لكل شيء: فهي تطوي الحمض النووي حول نفسه وفي داخله، من أجل بناء بنية متعددة الأبعاد، من خلال نظام من الروابط المزدوجة. ويمكن التحكم في عمليات هذا الرابط وتوجيهها، كما يمكن تقديم نقاط اتصال بفصل ودقة 6 نانومتر. في هذا التنسيق، من الممكن إنشاء هياكل نانوية مثل المربعات والمثلثات والنجوم بأبعاد عرض تتراوح بين 100-150 نانومتر، وسمك الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي.
وتستخدم شركة IBM تقنيات معروفة في عالم أشباه الموصلات، كتلك المستخدمة اليوم لإنتاج الرقائق، وذلك من أجل حرق أنماط الطباعة الحجرية المطلوبة لإنتاج الرقائق باستخدام الطريقة الجديدة. تعمل حزم الإلكترون أو الطباعة الحجرية الضوئية على إنشاء سلسلة من نقاط الارتباط بالأحجام والهياكل المطلوبة - والتي ستكون مناسبة لربط الهياكل النانوية المحددة. يتم اختيار المواد الموجودة في نمط التجميع الذاتي بطريقة تضمن حساسية عالية لبنية المكونات المرتبطة بكل موضع محدد. وبالتالي، فمن الممكن التحقق من أن بنية الأوريجامي الصغيرة المنتجة في شكل الحمض النووي سوف تتناسب مع الشريحة النهائية تمامًا عند النقطة المخصصة لها.
تواجه صناعة أشباه الموصلات حاليًا التحدي المتمثل في بناء تقنيات الطباعة الحجرية التي ستمكن من بناء مكونات ذات مسافة فصل أقل من 22 نانومتر. ويركز العلماء على دراسة أنواع جديدة من الترانزستورات، التي تستخدم أنابيب الكربون النانوية أو أسلاك السيليكون النانوية.
النهج الجديد الذي يتم اختباره في شركة IBM، والذي يستخدم جزيئات الحمض النووي كقوالب تسمح بترسيب الملايين من أنابيب الكربون النانوية التي ستتجمع في هياكل دقيقة من خلال الالتصاق بجزيء الحمض النووي - قد يوفر طريقة للوصول إلى أهداف التصغير المستقبلية.
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
