Bakteriebyggere på stedet til computerbyggeri

(Phys.org) -- Glem computervirus - magnetfremstillende bakterier kan bruges til at bygge morgendagens computere med større harddiske og hurtigere forbindelser.

Forskere ved University of Leeds har brugt en type bakterie, som 'spiser' jern til at skabe en overflade af magneter, svarende til dem, der findes på traditionelle harddiske, og ledninger. Når bakterien indtager jernet, skaber den små magneter i sig selv.

Holdet er også begyndt at forstå, hvordan proteinerne inde i disse bakterier samles, forme og placere disse "nanomagneter" inde i deres celler og kan nu replikere denne adfærd uden for bakterierne.

Ledet af Dr. Sarah Staniland fra University's School of Physics and Astronomy, i et langvarigt samarbejde med Tokyo University of Agriculture and Technology, teamet håber at udvikle en 'bottom-up' tilgang til at skabe billigere, fremtidens mere miljøvenlige elektronik.

Dr. Staniland sagde:"Vi når hurtigt grænserne for traditionel elektronisk fremstilling, efterhånden som computerkomponenter bliver mindre. De maskiner, vi traditionelt har brugt til at bygge dem, er klodsede i så små skalaer. Naturen har givet os det perfekte værktøj til at omgå dette problem ."

Det magnetiske array blev skabt af Leeds ph.d.-studerende Johanna Galloway ved hjælp af et protein, der skaber perfekte nanokrystaller af magnetit inde i bakterien Magnetospirilllum magneticum . I en proces, der ligner kartoffeltryk i meget mindre skala, dette protein er knyttet til en guldoverflade i et skakternet mønster og anbragt i en opløsning indeholdende jern.

Ved en temperatur på 80°C, Magnetitkrystaller af tilsvarende størrelse dannes på de sektioner af overfladen, der er dækket af proteinet. Holdet arbejder nu på at reducere størrelsen af ​​disse øer af magneter, for at lave arrays af enkelte nanomagneter. De planlægger også at variere de magnetiske materialer, som dette protein kan kontrollere. Disse næste trin ville gøre det muligt for hver af disse nanomagneter at indeholde en bit information, hvilket tillader konstruktion af bedre harddiske.

"Ved at bruge nutidens 'top-down'-metode - i det væsentlige at skulpturere små magneter ud af en stor magnet - er det stadig sværere at producere de små magneter af samme størrelse og form, som er nødvendige for at lagre data, " sagde Johanna Galloway. "Ved at bruge metoden udviklet her i Leeds, proteinerne gør alt det hårde arbejde; de samler jernet, skabe den mest magnetiske forbindelse, og arranger det i terninger af almindelig størrelse."

Et andet protein er blevet brugt til at skabe små elektriske ledninger af Dr. Masayoshi Tanaka, under en udstationering til Leeds fra Tokyo University of Agriculture and Technology. Disse 'nanowires' er lavet af 'quantum dots' - partikler af kobberindiumsulfid og zinksulfid, som gløder og leder elektricitet - og er omsluttet af fedtmolekyler, eller lipider.

De magnetiske bakterier indeholder et protein, der former minirum til de nanomagneter, der dannes ved brug af cellemembranlipiderne. Dr. Tanaka brugte et lignende protein til at lave rør af fedt indeholdende kvanteprikker - biologisk-baserede ledninger.

"Det er muligt at tune disse biologiske ledninger til at have en bestemt elektrisk modstand. I fremtiden vil de kunne dyrkes forbundet med andre komponenter som en del af en fuldstændig biologisk computer, " sagde Dr Tanaka.

Forskergruppen og holdet ved Tokyo University of Agriculture and Technology, ledet af prof. Tadashi Matsunaga, planlægger nu at undersøge de biologiske processer bag disse proteiners adfærd. "Vores mål er at udvikle et værktøjssæt af proteiner og kemikalier, som kan bruges til at dyrke computerkomponenter fra bunden, " tilføjer Dr. Staniland.

Papirerne Biotemplerede magnetiske nanopartikelarrays og Fremstilling af lipidtubuli med indlejrede kvanteprikker af membrantubuleringsprotein er publiceret i tidsskriftet Lille .