[Общество] Анирбан Бандиопадхай и Сомобрата Ахария из Международного центра для молодых учёных в Цукубе создали сложную молекулярную структуру, которая послужила командным устройством для нескольких нанороботов.
В своём опыте исследователи на практике показали, что особая система, собранная из 17 молекул DRQ (2,3,5,6-tetramethyl-1-4-benzoquinone), может работать как процессор, выполняющий за один такт 16 инструкций.
Одна такая молекула похожа по форме на кольцо с четырьмя спицами, которые могут по отдельности занимать несколько различных положений (что можно интерпретировать как двоичные нули и единицы). 16 молекул DRQ также составляют кольцо, с 17-й «сестрой» в центре, и вместе формируют молекулярную машину, способную кодировать в положении своих частей свыше 4 млрд. комбинаций. Важно, что переключением состояний всех 16 молекул во внешнем кольце заведует всего одна, та самая центральная молекула (между собой все 17 DRQ объединены водородными связями). Ну а состояние этой молекулы физики могут произвольно менять при помощи сканирующего туннельного микроскопа. Авторы изобретения сравнивают принцип его действия с системой коммуникации клеток в мозге человека, а также с процессором. «Мы “инструктируем” всего одну молекулу, — пояснил Бандиопадхай, — и тем самым одновременно совершаем логическое переключение 16 молекул».
Учёные и медики связывают большие надежды с исцелением больных при помощи гипотетических (пока) наноботов, способных доставлять лекарства к строго заданной цели или выполнять некие «осмысленные» действия в потоке крови. Но здесь один из ключевых вопросов — контроль над столь крошечными молекулярными машинами. Говоря проще — наноботам нужны «наномозги». Молекулярная структура диаметром всего два нанометра, построенная Бандиопадхай и Ахария, — это первый в мире образец такого «наномозга». Пусть ещё не очень сложный, но он работает.
Исследователи поставили такой эксперимент: на внешней стороне своего «мозга» они закрепили восемь наномашин. Это были несколько разных молекулярных комплексов, в том числе, к примеру, самый маленький в мире лифт — молекулярная платформа, которая по команде могла подниматься и опускаться на высоту менее одного нанометра (диаметр платформы составлял 2,5 нанометра). Под «оком» туннельного микроскопа все восемь наноботов выполняли инструкции, подаваемые учёными через единственную центральную молекулу DRQ, то есть совершали какие-то заранее предопределённые движения. Этот комплекс молекул Бандиопадхай и Ахария назвали «химический швейцарский армейский нож».
И хотя необходимость использования для подачи команд туннельного микроскопа сводит на нет всю феноменальную миниатюрность системы — этот опыт показывает путь, пройдя по которому до конца, учёным, вероятно, удастся-таки построить молекулярных роботов, способных на сложные запрограммированные действия внутри организма, более того — внутри отдельных клеток. А ещё, как считают авторы работы, их «химический мозг» может стать основой для сверхпроизводительных процессоров, предназначенных уже не для молекулярных машин, а для компьютеров. Создатели «молекулярного процессора» построили его версию покрупнее, способную выполнять за одно переключение 256 операций, и разработали модификацию на 1024 операции, отмечает журнал «Мембрана».
|
