At transformere biologi til at designe næste generation af computere, ved hjælp af en overraskelsesingrediens

Moores lov - som siger, at antallet af komponenter, der kan ætses på overfladen af ​​en siliciumwafer, vil fordobles hvert andet år - har været genstand for den seneste debat. Det hurtigere tempo i databehandlingsfremskridt i det sidste årti har fået nogle eksperter til at sige Moores lov, udtænkt af Intels medstifter Gordon Moore i 1960'erne, ikke længere gælder. Især bekymrende, Næste generation af computerenheder kræver funktioner, der er mindre end 10 nanometer, hvilket fører til uholdbare stigninger i fremstillingsomkostningerne.

Biologi skaber rutiner funktioner på sub-10nm skalaer, men de er ofte struktureret på måder, der ikke er nyttige til applikationer som computere. En Purdue University-gruppe har fundet måder at transformere strukturer, der forekommer naturligt i cellemembraner, for at skabe andre arkitekturer, ligesom parallelle 1nm brede linjesegmenter, mere anvendelig til computere.

Inspireret af biologiske cellemembraner, Purdue-forskere i Claridge Research Group har udviklet overflader, der fungerer som tegninger i molekylær skala til udpakning og justering af komponenter i nanoskala til næste generations computere. Den hemmelige ingrediens? Vand, i små mængder.

"Biology har et fantastisk værktøjssæt til at indlejre kemisk information i en overflade, " sagde Shelley Claridge, et nyligt ansat fakultetsmedlem i kemi og biomedicinsk teknik ved Purdue, der leder en gruppe af nanomaterialeforskere. "Det, vi finder, er, at disse instruktioner kan blive endnu mere kraftfulde i ikke-biologiske omgivelser, hvor der er knaphed på vand."

I arbejde netop udgivet i Chem , søsterjournal til Celle , gruppen har fundet ud af, at striber af lipider kan pakke ud og bestille fleksible guld nanotråde med diametre på kun 2 nm, over områder svarende til mange millioner molekyler i skabelonoverfladen.

"Den virkelige overraskelse var vigtigheden af ​​vand, " sagde Claridge. "Din krop er for det meste vand, så molekylerne i dine cellemembraner er afhængige af, at det fungerer. Selv efter at vi transformerer membranstrukturen på en måde, der er meget ikke-biologisk og tørrer den ud, disse molekyler kan trække nok vand ud af tør vinterluft til at udføre deres arbejde."

Deres arbejde stemmer overens med Purdues Giant Leaps-fejring, fejrer de globale fremskridt inden for bæredygtighed som en del af Purdues 150-års jubilæum. Bæredygtighed er et af de fire temaer for den årelange fejring af Idéfestival, designet til at fremvise Purdue som et intellektuelt center, der løser problemer i den virkelige verden.

Forskerholdet arbejder sammen med Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization for at patentere deres arbejde. De leder efter partnere til fortsat forskning og til at bringe teknologien på markedet.