Cesta k výkonnějším procesorům? Využití molekul DNA

Molekula DNA se navzdory krizi o práci bát nemusí. Jako nositelka genetické informace se osvědčila, nyní by navíc mohla fungovat jako konstrukční prvek v mikročipech. Její využití umožňuje zvýšit hustotu tranzistorů a díky tomu vyrobit výkonnější procesory, které by navíc byly energeticky úsporné a levné.

Slavný Moorův zákon říká, že počet tranzistorů na jednom čipu se každé dva roky zdvojnásobí. Platí už desítky let, dnešní technologie se však pomalu dostává na hranici svých možností. Existují různé teoretické možnosti, jak v miniaturizaci dále pokračovat, jednu z nich nyní v praxi demonstrovali vědci z výzkumného centra IBM a z Kalifornského technologického institutu.

Jejich metoda využívá molekul DNA jako „lešení", na kterém se mohou poskládat uhlíkové nanotrubičky nebo křemíková vlákna do žádoucí konfigurace. Trik spočívá ve využití unikátních vlastností těchto biologických molekul. Protože nesou genetickou informaci, kterou jsme schopni pozměňovat a vytvářet řetězce podle potřeby, můžeme na DNA nahlížet jako na programovatelné molekuly. Vhodným zásahem do jejich struktury lze dosáhnout toho, že se sbalí do požadovaného tvaru.

DNA v organismech je tvořena dvěma řetězci, které jsou vzájemným zrcadlovým obrazem a společně tvoří známou dvoušroubovici. Pokud se v roztoku ocitne pouze jeden volný řetězec a přidají se vhodně zvolené kratší úseky druhého řetězce, vzájemně se spojí v předem přesně daných místech. Tam, kde hlavní řetězec zůstane bez svého partnera, dojde k ohybům, takže celek získá požadované prostorové uspořádání.

Nová metoda kombinuje využití DNA s tradiční litografickou metodou. Ta na čipu vytvoří vzorek, do něhož potom přisednou upravené molekuly DNA. Ty slouží jako kontaktní místa pro uchycení uhlíkových nanotrubiček. Takto lze vyrobit tranzistory o velikosti pouhých šesti nanometrů (miliontin milimetru).

Podrobný popis metody vyjde v září v tištěné verzi časopisu Nature Nanotechnology, on-line je článek pro předplatitele k dispozici už nyní. Zatím se jedná o výsledek laboratorních experimentů, případné uvedení do průmyslové praxe si vyžádá další výzkum. Bude mimo jiné třeba zvýšit přesnost, s jakou se molekuly DNA dostanou na požadované místo.

Foto: IBM