(PhysOrg.com) -- In un solo giorno, uno studente universitario solitario in un laboratorio può produrre circuiti logici più semplici dell'intera produzione mondiale di chip di silicio in un mese.

Così dice un ingegnere della Duke University, che crede che la prossima generazione di questi circuiti logici nel cuore dei computer sarà prodotta a buon mercato in quantità quasi illimitate. Il segreto è che invece dei chip di silicio che fungono da piattaforma per i circuiti elettrici, gli ingegneri informatici trarranno vantaggio dalle proprietà uniche del DNA, quel vettore a doppia elica di tutte le informazioni della vita.

Nella sua ultima serie di esperimenti, Chris Dwyer, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso la Duke's Pratt School of Engineering, dimostrato che semplicemente mescolando frammenti personalizzati di DNA e altre molecole, potrebbe creare letteralmente miliardi di identici, minuscolo, strutture dall'aspetto waffle.

Dwyer ha dimostrato che queste nanostrutture si autoassemblano in modo efficiente, e quando alla miscela vengono aggiunte diverse molecole fotosensibili, i waffle mostrano proprietà uniche e "programmabili" che possono essere facilmente sfruttate. Usando la luce per eccitare queste molecole, noti come cromofori, può creare semplici porte logiche, o interruttori.

Queste nanostrutture possono quindi essere utilizzate come elementi costitutivi per una varietà di applicazioni, che vanno dal biomedico al computazionale.

"Quando la luce brilla sui cromofori, lo assorbono, eccitando gli elettroni, "Dwyer ha detto. "L'energia rilasciata passa a un diverso tipo di cromoforo nelle vicinanze che assorbe l'energia e quindi emette luce di una lunghezza d'onda diversa. Questa differenza significa che questa luce in uscita può essere facilmente differenziata dalla luce in ingresso, utilizzando un rilevatore."

Invece dei circuiti convenzionali che utilizzano la corrente elettrica per passare rapidamente da zero a uno, o al si e al no, la luce può essere utilizzata per stimolare risposte simili dagli interruttori basati sul DNA - e molto più velocemente.

"Questa è la prima dimostrazione di una capacità di elaborazione e rilevamento così attiva e rapida a livello molecolare, " Ha detto Dwyer. I risultati dei suoi esperimenti sono stati pubblicati online sulla rivista Piccolo . "La tecnologia convenzionale ha raggiunto i suoi limiti fisici. La capacità di produrre a basso costo forniture praticamente illimitate di questi piccoli circuiti mi sembra essere il prossimo passo logico".

Il DNA è una molecola ben nota costituita da coppie di basi nucleotidiche complementari che hanno un'affinità l'una con l'altra. Frammenti personalizzati di DNA possono essere sintetizzati a buon mercato mettendo le coppie in qualsiasi ordine. Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno sfruttato la capacità naturale del DNA di agganciarsi ad aree corrispondenti e specifiche di altri frammenti di DNA.

Dwyer ha usato un'analogia con un puzzle per descrivere il processo di ciò che accade quando tutti gli ingredienti dei waffle vengono mescolati insieme in un contenitore.

"È come prendere i pezzi di un puzzle, gettandoli in una scatola e mentre scuoti la scatola, i pezzi trovano gradualmente i loro vicini per formare il puzzle, " ha detto. "Quello che abbiamo fatto è stato prendere miliardi di questi pezzi di puzzle, mettendoli insieme, per formare miliardi di copie dello stesso puzzle."

Negli esperimenti in corso, il puzzle delle cialde aveva 16 pezzi, con i cromofori situati in cima alle creste della cialda. È possibile creare circuiti più complessi costruendo strutture composte da molti di questi piccoli componenti, o costruendo waffle più grandi. Le possibilità sono infinite, ha detto Dwyer.

Oltre al loro uso in ambito informatico, Dwyer ha detto che poiché queste nanostrutture sono fondamentalmente sensori, molte applicazioni biomediche sono possibili. Si potrebbero costruire minuscole nanostrutture che potrebbero rispondere a diverse proteine ​​che sono marcatori di malattie in una singola goccia di sangue.