Используя процесс сворачивания молекул ДНК для того, чтобы разместить светящиеся молекулы в строго заданных местах микроскопических оптических резонаторов, исследователи из Калифорнийского технологического института создали миниатюрную репродукции известной картины «Звездная ночь» Винсента Ван Гога. То, что вы видите на снимке, является монохроматическим изображением, размером с десятикопеечную монету. Данное «изделие» является доказательством работоспособности новой технологии, использующей процессы сворачивания ДНК, при помощи которой можно создавать крошечные устройства, датчики, элементы чипов на самом маленьком уровне масштаба.
Технология ДНК-оригами была впервые разработана около 10 лет назад Полом Розэмундом (Paul Rothemund) из Калифорнийского технологического института. Ее суть заключается в придании длинной молекуле ДНК любой заранее заданной формы. Такая свернутая ДНК может выступать в качестве основы, на которой можно размещать различные компоненты нанометрового масштаба, начиная от молекул флуоресцентного вещества, углеродных нанотрубок и до капсул, содержащих лекарственные препараты.
У данной технологии, при должном уровне ее реализации, имеется потенциал в деле создания наноразмерных биокомпьютеров, средств «точечной» доставки лекарственных препаратов и т.п. Однако, для многих технологий наличия только одного основания на базе ДНК недостаточно для создания работоспособных устройств, эти устройства должны состоять из огромного количества «свернутых» ДНК, упорядоченных соответствующим образом для того, чтобы сформировать элементы больших узлов или электронных схем.
Изначально исследователи использовали простейшую технологию разбрызгивания ДНК-материала над поверхностью в надежде, что какой-нибудь из цепочек «посчастливится» приземлиться в заданном месте. Но уже в 2009 году, Пол Розэмунд и группа исследователей из компании IBM Research сначала описали, а позже и реализовали технологию точного размещения молекул ДНК в заданном месте при помощи электронно-лучевой литографии. За прошедшие с того момента 8 лет Пол Розэмунд и его коллеги из Калифорнийского технологического института усовершенствовали разработку и добились того, что молекулы ДНК могут быть помещены строго в заданную точку на поверхность любой сложной формы, включая поверхность полупроводникового чипа. И именно при помощи данной технологии они создали репродукцию картины, поместив флуоресцентные молекулы поверх микроскопических источников света.
«То, что мы сделали, походит на ввертывание молекулярных «лампочек» в микроскопические патроны при помощи ДНК-оригами» — рассказывает Пол Розэмунд, — «При этом, за счет регулирования расстояния и взаимного расположения молекул и источников света, мы получили возможность регулирования яркости свечения каждой такой лампочки. Созданную нами репродукцию можно рассматривать как матрицу пикселей с разной яркостью свечения, размером 256 на 256, 65536 пикселей в общей сложности».
К сожалению, флуоресцентные молекулы в настоящее время «живут» приблизительно 45 секунд с момента их помещения на свое место. После этого они реагируют с кислородом и попросту сгорают. В эти моменты они начинают излучать свет нескольких оттенков красного цвета, а не одного чистого цвета. И успешное решение данной проблемы, если оно будет найдено в будущем, может иметь далеко идущие последствия, вплоть до реализации некоторых технологий квантовых вычислительных систем.
Источник:
