A jövő megérkezett: szilícium és szerves anyagok együtt

Amerikai és olasz kutatók nemrég számoltak be fejlesztésükről, egy vírusok által létrehozott új memóriaeszközről. A hibrid anyag révén további kutatásokat lehet folytatni a biológiai szervezetekkel kompatibilis elektronika területén, sőt, akár záros határidőn belül meg is valósulhat az olcsó, egyszerű, és nagysűrűségű memóriachipek tömeges termelése.

Némelyik biológiai anyag képes reakcióba lépni a szervetlen molekulákkal, árulták el a tudósok, akiknek sikerült arra is rájönniük, hogy miként használhatják ki a jelenséget olyan nanoméretű eszközök létrehozására, amiket aztán bioszenzorokként lehet alkalmazni. Mihri Ozkan, a Kaliforniai Egyetem egyik professzora arról tájékoztatta nemrég a nyilvánosságot, hogy kollégáival sikerült továbblépniük erről a szintről: olyan készüléket alkottak meg, amely információtárolásra képes. „Esetünkben a memóriaeffektus felfedezése teljesen váratlan volt, mivel a nanorészecskék külön-külön nem bírnak semmilyen memória jellegű tulajdonsággal. Ám amikor hibridként összekötöttük őket, olyat tapasztaltunk, mint eddig még soha.” – lelkendezett Ozkan a New Scientist tudományos folyóirat számára.

A tudósok az úgynevezett CPMV (cosahedral cowpea mosaic virus) mikroorganizmussal folytattak kísérleteket. Maga a CPMV emberre teljesen ártalmatlan, állítják a kutatók; méretét tekintve pedig mindössze 30 nanométeres átmérővel rendelkezik; protein héjában RNA-mag (ribonukleinsav) található. Kadmium-szelén és cink-szulfát ötvözeteken használták a miniatűr organizmusokat; a vírus külső burka különböző kötőhelyeken kapcsolódott hozzá a szervetlen anyaghoz. Az így kapott hibrid anyagot aztán egy polimer mátrixba ágyazták be, majd végül két elektróda közé helyezték, ezzel egyfajta szendvicset hozva létre.

Működik!
A struktúra megalkotása után azt fedezték fel a tudósok, hogy minden egyes hibrid egység memóriaeszközként használható: vezetőállapotuk kétféle lehet, alacsony és magas. Ez megfelel a logikai nullának és egyesnek; ráadásul nem felejtő memória hozható így létre, ami azt jelenti, hogy a vírusok által elraktározott információ még akkor is megmarad, ha a hibrid anyagot lecsatlakoztatják az áramforrásról. Tulajdonképpen arról van szó, hogy az eszköz képes volt a CPMV héjától töltést továbbítani ahhoz a nanorészecskéhez, amihez hozzákapcsolódott; abban az esetben, ha elektromos mezőbe került. A vékony cink-szulfid réteg a kvantumpontokban stabilizálta az elfogott töltést, így el tudta tárolni.

Ozkan elmélete szerint mindez igen magas sűrűségű adattárolást tesz lehetővé, mivel minden egyes hibrid egyetlen tárolóegységként szolgálhat, és ezekből milliószámra lehet néhány négyzetcentiméternyi felületre rögzíteni. A kutatók sikeresen végeztek el jónéhány olvasási/írási/törlési ciklust a hibrid anyagon, vagyis a felfedezésnek gyakorlati jelentősége is lehet. Jelenleg azt vizsgálják, hogy a szervetlen részecskék mérete milyen hatással van a vírusokra és a végső memóriahatásra. Nyilván, ha sikerülne még tovább zsugorítani az egyes elemeket (kivéve persze magát a vírust), az még nagyobb tárkapacitást jelentene egységnyi helyen.

Egy új világ nyílhat meg
Mire lehetne felhasználni a tudósok eddigi eredményeit? Természetesen további kutatásokra, hiszen a szerves és szervetlen anyag nanométeres szinten létrejövő interakciójával foglalkozó tudomány még szinte meg sem született. Ozkan szerint nem csak a memóriaeffektus kiaknázása lehetne hasznos: a hibrid anyag környezeti teszteléseknél is megállná a helyét. A funkcionalitás ugyanis tág határok között változtatható, csak a vírus mintáján kell módosítani.

Emellett az emberi test feltérképezéséhez is hasznos lehetne, vélte az amerikai férfi. Az anyagot a testbe juttatva, az képes lenne a szervezet egyes részeinek fontos információit rögzíteni, amíg végighalad rajta. Különösebb invazív eljárások nélkül feltérképezhető lenne például az artériák állapota. Sőt, akár nanogépként is működhetne a hibrid anyag: olyan eszközt lehetne létrehozni vele, ami kifejezetten egyes betegségek, szervi elváltozások kezelésével foglalkozhatna – injekciók, tabletták, besugárzások és műtétek helyett nanorobotok végeznék el a szükséges beavatkozásokat.