(PhysOrg.com) - En un solo día, un estudiante de posgrado solitario en un banco de laboratorio puede producir circuitos lógicos más simples que la producción total de chips de silicio del mundo en un mes.

Eso dice un ingeniero de la Universidad de Duke:quien cree que la próxima generación de estos circuitos lógicos en el corazón de las computadoras se producirá a bajo costo en cantidades casi ilimitadas. El secreto es que en lugar de chips de silicio que sirven como plataforma para circuitos eléctricos, Los ingenieros informáticos aprovecharán las propiedades únicas del ADN, ese portador de doble hélice de toda la información de la vida.

En su último conjunto de experimentos, Chris Dwyer, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería Pratt de Duke, demostró que simplemente mezclando fragmentos personalizados de ADN y otras moléculas, podría crear literalmente miles de millones de imágenes idénticas, diminuto, estructuras con aspecto de gofres.

Dwyer ha demostrado que estas nanoestructuras se autoensamblan de manera eficiente, y cuando se agregan diferentes moléculas sensibles a la luz a la mezcla, los gofres exhiben propiedades únicas y "programables" que se pueden aprovechar fácilmente. Usando luz para excitar estas moléculas, conocidos como cromóforos, puede crear puertas lógicas simples, o interruptores.

Estas nanoestructuras se pueden utilizar como bloques de construcción para una variedad de aplicaciones, desde lo biomédico hasta lo computacional.

"Cuando la luz brilla sobre los cromóforos, lo absorben, excitando los electrones, "Dwyer dijo." La energía liberada pasa a un tipo diferente de cromóforo cercano que absorbe la energía y luego emite luz de una longitud de onda diferente. Esa diferencia significa que esta luz de salida se puede diferenciar fácilmente de la luz de entrada, usando un detector ".

En lugar de circuitos convencionales que utilizan corriente eléctrica para cambiar rápidamente entre ceros o unos, o al si y no, la luz se puede utilizar para estimular respuestas similares de los interruptores basados ​​en ADN, y mucho más rápido.

"Esta es la primera demostración de una capacidad de procesamiento y detección tan activa y rápida a nivel molecular, ", Dijo Dwyer. Los resultados de sus experimentos se publicaron en línea en la revista Pequeña . "La tecnología convencional ha alcanzado sus límites físicos. Me parece que el siguiente paso lógico es la capacidad de producir de forma económica suministros prácticamente ilimitados de estos pequeños circuitos".

El ADN es una molécula bien conocida formada por pares de bases nucleotídicas complementarias que tienen afinidad entre sí. Los fragmentos de ADN personalizados se pueden sintetizar de forma económica colocando los pares en cualquier orden. En sus experimentos, los investigadores aprovecharon la capacidad natural del ADN para adherirse a áreas correspondientes y específicas de otros fragmentos de ADN.

Dwyer usó una analogía de rompecabezas para describir el proceso de lo que sucede cuando todos los ingredientes de los gofres se mezclan en un recipiente.

"Es como tomar las piezas de un rompecabezas, arrojándolos en una caja y mientras agitas la caja, las piezas encuentran gradualmente a sus vecinos para formar el rompecabezas, ", dijo." Lo que hicimos fue tomar miles de millones de estas piezas del rompecabezas, arrojándolos juntos, para formar miles de millones de copias del mismo rompecabezas ".

En los experimentos actuales, el rompecabezas de gofres tenía 16 piezas, con los cromóforos ubicados encima de las crestas del gofre. Se pueden crear circuitos más complejos construyendo estructuras compuestas por muchos de estos pequeños componentes, o construyendo gofres más grandes. Las posibilidades son ilimitadas Dijo Dwyer.

Además de su uso en informática, Dwyer dijo que dado que estas nanoestructuras son básicamente sensores, son posibles muchas aplicaciones biomédicas. Se podrían construir diminutas nanoestructuras que pudieran responder a diferentes proteínas que son marcadores de enfermedades en una sola gota de sangre.