Химический “мозг” управляет наноботами

Ученые создали миниатюрный химический “мозг”, способный выполнять роль своеобразного центра управления целым “отрядом” наномашин.

Размер молекулярного устройства составляет всего 2´10-9 м, при этом оно способно управлять восемью микроскопическими машинами одновременно. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

По мнению ученых, новая технология поможет значительно увеличить быстродействие компьютеров будущего. Эксперты возлагают большие надежды на наноботы и в медицинской сфере – для лечения различных заболеваний.

Каждая наномашина состоит из 17 молекул дюрохинона (duroquinone). Каждая представляет собой отдельный “логический элемент”. По виду они напоминают колесо с выдвинутыми спицами, способными независимо вращаться, образуя четыре независимых состояния. Одна молекула дюрохинона находится в центре окружности, сформированной остальными 16 молекулами. Все они соединены между собой водородными связями.

Состояние контрольной молекулы в центре “переключается” при помощи сканирующего тунелирующего микроскопа (scanning tunnelling microscope, STM). Этот большой агрегат является стандартным инструментом ученых, работающих в области нанотехнологий – он позволяет работать с атомными поверхностями. Переключение состояния центральной молекулы автоматически переводит в другое состояние и 16 молекул “кольца”. На выходе можно получить до 4 млрд (!) различных состояний.

Чтобы протестировать возможность управления наноботами, ученые организовали что-то наподобие “нано-фабрики” – самый тонкий в мире наноэлеватор. В ответ на передаваемые команды, “молекулярная платформа” должна была двигаться вверх или вниз - подниматься или опускаться. Все восемь наноботов четко и одновременно выполняли эти простые инструкции.

Машины, созданные на основе подобных устройств, смогут обрабатывать 16 бит информации одновременно. Современные силиконовые процессоры способны выполнять лишь одну инструкцию одновременно, хотя их быстродействие и составляет тысячи операций в секунду.

По словам ученых, они могут создать и более скоростные машины, выполняющие 256, и даже 1024, логических операций одновременно.

Александра Привалова