اریگامی DNA کمک میکند تا تراشه های کامپیوتری سریعتر و ارزانتری بسازیم

کارخانه های الکترونیک همواره دنبال راه هایی برای ساخت تراشه های کامپیوتری ارزانتر و سریعترند. برای رسیدن به این هدف ، معمولاً هزینه های تولید را کاهش داده و یا اندازه قطعات را کاهش می دهند. حال محققان گزارش می دهند که DNA یعنی ماده ی ژنتیکی زندگی در صورتی که از طریق فرآیندی خاص شبیه هنر باستانی تا کردن کاغذ (اریگامی) شکلی خاص پیدا کند میتواند ما را به این هدف برساند.

کارخانه های الکترونیک همواره دنبال راه هایی برای ساخت تراشه های کامپیوتری ارزانتر و سریعترند. برای نیل به این هدف معمولاً هزینه های تولید را کاهش داده و یا اندازه قطعات را کاهش می دهند. حال محققان گزارش می دهند که دی.ان.ای یعنی ماده ی ژنتیکی زندگی در صورتی که از طریق فرآیندی خاص شبیه هنر باستانی تا کردن کاغذ (اریگامی) شکلی خاص پیدا کند میتواند ما را به این هدف برساند.

محققان نتایج تحقیقاتشان دراین مورد را در 251مین نشست ملی و نمایشگاه انجمن شیمی آمریکا (ACS) عرضه کردند.

دکتر آدام تی وولی میگوید: ” قصد داریم از ویژگیهای دی.ان.ای نظیر اندازه ی بسیار کوچک و زوج بودن و سرهم شوندگی آنها استفاده کرده و ساختارهای نانومتری بسازیم که بتوان از آنها در الکترونیک استفاده کرد”. وولی در این مورد شرح می دهد که کوچکترین قطعه ای که روی تراشه ها در حال حاضر سوار می شود 14 نانومتر عرض دارد. این اندازه بیش از ده برابر اندازه ی قطر دی.ان.ای تک رشته ای می باشد و این به مفهوم آن است که دی.ان.ای میتواند پایه ای برای تراشه های کوچکتر گردد.

وولی در مورد مشکل استفاده از دی.ان.ای می گوید: “با این وجود مشکل آن است که دی.ان.ای الکتریسیته را به خوبی منتقل نمی کند. و نتیجتاً ما از دی.ان.ای به عنوان چارچوبی برای نصب دیگر موادی استفاده می کنیم که الکتریسیته را به خوبی منتقل می کنند”.

برای طراحی تراشه های کامپیوتری مشابه با تراشه های مدرن وولی و دکتر رابرت سی. دیویس و دکتر جان ان. هارب از دانشگاه بریگام یانگ از تجربیات محققان قبلی در ساختن دی.ان.ای های اریگامی و ساخت قطعات نانویی با الهام از دی.ان.ای ها استفاده کردند.

مشهورترین شکل دی.ان.ای ها دو مارپیچ حلزونی است که دو رشته ی مجزای دی.ان.ای دارد. پایه های مکمل هر رشته  به پایه های رشته ی بعد متصل شده و دو رشته را مانند پلکان های مارپیچی به هم متصل می سازد. اما برای ساخت یک ساختار دی.ان.ای اریگامی محققان از یک رشته ی منفک و بلند دی.ان.ای استفاده کردند. این رشته مانند بند کفش منعطف و سست بود. سپس این رشته را با رشته های کوتاه متعددی به نام بَست ترکیب کردند تا با بخش بندی رشته ی بلند شکلهای دلخواهی به آن بدهند.

با این وجود تیم وولی راضی به تکرار شکلهای مسطحی که عموماً برای مدارهای دو بعدی سنتی به کار می رفتند نبودند و خود وولی در این مورد اعتقاد داشت: “با دو بعد تعداد قطعاتی که می توان روی تراشه قرار داد محدود می گردند. اگر بوتان بعد سوم را هم به کار گرفت تعداد قطعات قابل جایگذاری بسیار بالا خواهد رفت”.

کنت لی، دانشجویی که با وولی مشغول کار است یک اریگامی دی.ان.ای استوانه ای سه بعدی ساخت که پر از زیرلایه های سیلیکونی بوده و تشکیل لایه ی زیرین تراشه را می دهد. همچنین لی با افزودن رشته ی کوتاه و اضافی دی.ان.ای سعی کرد دیگر قطعات از جمله ذرات نانویی طلا را در جایی داخل استوانه محکم کند. هدف غایی محققان قرار دادن استوانه و دیگر ساختارهای اریگامی دی.ان.ای در جاهای ویژه ای در زیرلایه تراشه است. همچنین گروه احتمالاً نانوذره های طلا را با نانوسیمهای نیمه هادی متصل کرده و مدار بسازد. در واقع دی.ان.ای مانند پایه و اساس ساخت مدارهای مجتمع یا همان آی.سی ها می باشد.

لی اخیراً در حال آزمون و بررسی ویژگیهای دی .ان.ای استوانه ای می باشد. برنامه ی او این است که قطعات بیشتری را داخل استوانه قرار دهد تا نهایتاً بتواند یک نیمه هادی بسازد.

وولی به یاد می آورد که زمانی خطوط تولید سنتی تولید تراشه بیش از یک میلیون دلار هزینه داشتند. یک بخش از این هزینه ی بالا بدلیل نیاز به ساخت قطعات کوچک سازنده ی  تراشه و در عین حال گران قیمت بود و بخشی دیگر هم مربوط به نیاز به فرآیند  ساخت چند مرحله ای و استفاده از صدها وسیله برای ساخت بود. در مقابل مجموعه ای که دی.ان.ای را تحت انقیاد خود در می آورد هزینه ی شروع عملیاتش بسیار کاهش می یافت. وولی در این مورد می گوید: “طبیعت در مقیاس بزرگی کار می کند و در سرهم کردن اجزای سازنده اش به گونه ای که هم مطمئن باشند و هم با کارآمد بسیار استادانه عمل می کند. اگر بتوانیم روش طبیعت را در ساخت مدارهای کامپیوتری پیاده کنیم بصورت بالقوه در هزینه ها بمقدار زیادی صرفه جویی خواهد شد.

منبع : ScienceDaily