Biomolekulární elektronika

Biomolekulární elektronika ( Nanobioelectronics ) je odvětví elektroniky a nanotechnologie , které využívá biomateriály a principy zpracování informací biologickými objekty ve výpočetní technice k vytváření elektronických zařízení. V roce 1974 A. Aviram a M. Ratner navrhli [1] použít jednotlivé molekuly jako elementární základ elektronických zařízení. Poté M. Konrad navrhl koncept enzymatického neuronu , založeného na spojitých distribuovaných prostředích, které zpracovávají informace. Tyto myšlenky daly vzniknout kvazibiologickému paradigmatu , které na základě myšlenek neuronových sítí McCullocha a Pitts umožnilo praktickou implementaci zařízení molekulárních neuronových sítí, například na bázi bakteriorhodopsinového proteinu .

Úspěchy

DNA , RNA , proteiny a další biomolekuly se přirozeně účastní transportu náboje a mají velikost nanometrů. Molekula DNA má důležité vlastnosti pro vytváření elektronických zařízení: samoreprodukovatelnost, schopnost kopírování a samosestavení. Biologické molekuly mohou mít dielektrické, kovové, polovodičové a dokonce supravodivé vlastnosti [2] [3] [4] . Na jejich základě lze vytvořit nanotranzistory, nanodiody, logické prvky , nanomotory , nanobiočipy a další zařízení v nanoměřítku.

Byl vyvinut návrh elektronického nanobiočipu, jehož fungování je založeno na vlastnosti změny vodivosti jednovláknového oligonukleotidu při jeho hybridizaci s komplementární oblastí [5] [6] . Takový biočip bude milionkrát produktivnější než optické biočipy DNA. Elektronický biočip lze stejně jako optický biočip použít k diagnostice různých onemocnění a současně sekvenovat stovky tisíc genů, což umožňuje vytvořit genetický pas jedince.

Předpokládá se, že elektronická zařízení na bázi biomolekul budou tisíckrát produktivnější než polovodičová.

V současné době je již vyvinuta technologie pro vytváření molekulárních nanodrátů na bázi DNA [4] a elektronické paměti na bázi viru tabákové mozaiky [7] .

Viz také

• DNA počítač
• molekulární počítač
• molekulární spínač
• Neuropočítač
• Nanotechnologie
• Elektronické nanoprvky
• Molekulární dráty založené na DNA
• Nanobiočipy

Poznámky

1. ↑ Aviram, A., Ratner, MA, "Molecular rectifiers", Chem. Phys. Lett., 29, 1974, str. 277-283
2. ↑ HB Gray, JR Winkler, "Přenos elektronů v proteinech", Annu. Rev. Biochem, (1996), v. 65, str. 537-561
3. ↑ J.Deisenhofer, JRNorris, (eds.), "The Photosynthetic Reaction Center", Academic Press, NY, (1993), II, str. 500
4. ↑ 1 2 Q. Gu, C. Cheng, R. Conela, et al., Nanotechnology, (2006), v. 17, R14
5. ↑ VD Lakhno, "DNA Nanobioelectronics", Int. J. Quant. Chem., (2008), v. 108, str. 1970-1981. [1]  (nedostupný odkaz)
6. ↑ VD Lakhno, VB Sultanov, "O možnosti elektronických nanobiočipů DNA", J. Chem. teor. & Computations, (2007), v. 3, str. 703-705. [2]  (nedostupný odkaz)
7. ↑ RJ Tseng, C. Tsai, L. Ma, et al., " Nanotechnologie přírody ", (2006), v. 1, 72

Literatura

• N. G. Rambidi, "Biomolecular neuron network devices", M. 2002

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)
V bibliografických katalozích	BNF : 121198188 J9U : 987007541145305171 LCCN : sh85086584 NKC : ph353318