کد خبر: ۲۹۸۴۸
|
۱۶ مرداد ۱۴۰۱ | ۱۷:۳۰

مهندسی مواد و دی‌ان‌ای؛ انقلابی در صنعت الکترونیک در راه است؟

دانشمندان در دانشکده‌یِ پزشکیِ دانشگاه ویرجینیا، با استفاده از دی‌ان‌ای بر سد نفوذ ناپذیر مهندسی مواد فائق آمدند. اما آیا انقلابی در صنعت الکترونیک در راه است؟

به گزارش«نبض فناوری» یکی از مزایای مهندسی مواد، ساخت ابررسانایی‌ست که مقاومت الکتریکی‌ آن‌ به صفر میل می‌کند؛ جریان برقی سیال، بدون اتلاف انرژی و بی‌هیچ گرمایی. توسعه‌ی چنین ابررسانایی که امکان استفاده‌ی گسترده را در دمای اتاق فراهم کند به این معناست که دیگر برای ثبات نیازی به دمای بسیار بالا و یا پایین نداریم.

این امر می‌تواند منتهی به تولید ابر-تندکامپیوترها و دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر شود و هم‌چنین قطارهای پرسرعتی که بدون اتلاف انرژی شناور به‌روی ریل‌های مغناطیسی حرکت کنند که این امر می‌تواند به خودی خود انقلابی در صنعت الکترونیک به راه بیندازد.

ایده‌ی چنین ابررسانایی برای اولین‌بار در بیش از 50 سال پیش توسط فیزیکدان استنفورد ویلیام.آ.لیتل ارائه شد. علی‌رغم این‌که دانشمدان دهه‌ها کوشیدند تا ایدهٔ او را عملی‌ کنند امّا چالش‌های آن چنین دست‌آوردی را تا به امروز ناممکن ساخته بود.

ادوارد.اچ. ایگل‌من دکترای بخش بیوشیمی و ژنتیک مولکولی دانشگاه ویرجینا که زمام‌دار بخش میکروسکوپ الکترونی کرایو (ماک) است، به همراه دانشجوی ارشدش لتیسیا بلتران در آزمایشگاه، از تصویر‌برداری کرایو برای چنین موضوع ناممکنی بهره گرفتند. ایگلمن گفته است: «این نشان می‌دهد که تکنیک “ما-کریو” پتانسیل بسیار بالایی در تحقیقات مهندسی مواد دارد.»

مهندسی در لایه‌ی اتمی

یک راه برای درک ایده‌ی ابررسانایِ لیتل، تعدیل شبکه‌بندی نانولوله‌ کربن‌ها و استوانه‌های توخالی کربنی بسیار ریز است که باید در مقیاس نانومترــ یک میلیاردیمِ مترــ اندازه‌گیری شود؛ امّا آن‌جا چالش بسیار بزرگی وجود دارد: واپاییِ واکنش‌هایِ شیمیایی محاذی نانو-لوله‌ها، به گونه‌ای که شبکه‌‌‌ی آن آرایش‌ خود را حفظ کرده و عملکرد آن مطابق انتظار انجام شود امر بسیار دشواری است.

ایگلمن و همکارهای او پاسخ خود را در بطن عناصر سازنده‌یِ حیات یافتند: دی‌ان‌ای. همان پدیده‌ای که چگونگی فعل و انفعلات یاخته‌هایِ زنده را هدایت می‌کند پس اینجا هم می‌توان برای فائق آمدن بر سدِ محکم ایده‌ی ابرسانایِ لیتل از دی‌ان‌ای استفاده کرد. القصه، آن‌ها با استفاده از شیمی عملکرد بسیار دقیق و ساختاری آن را مهندسی کردند؛ ساختنی در سطح یک یاخته که نتیجتاً منتهی شد به شبکه‌بندی نانو-لوله‌های کربنی که کاملاً متناسب با نیازی‌ است که ابررسانای لیتل در دمای اتاقِ دارد!

انقلابی در صنعت الکترونیک و فراتر از آن

ایگلمن می‌گوید: «کار ما نشان داد که می‌توان از مزیتی که پایشِ دنباله‌های دی‌ان‌ای بر فاصله‌های مابین محل‌های واکنش‌ مجاور در پِی دارند، برای تعدیل و بازنظم نانو-لوله‌های کربنی بهره گرفت.»

پژوهشگران گفته‌اند شبکه‌بندی ساخته‌شده‌یِ آن‌ها هنوز برای ابررساناها آزموده نشده است، امّا در حال حاضر، اصل پیشنهادی آن‌ها اثبات شده و پتانسیل زیادی نیز برای آینده دارد. هم‌چنین ایگل‌من، کسی که به خاطر دستاوردهایش عضو آکادمی ملی علوم شده، خاطرنشان کرد:در آن‌حالی‌که مایکروسکوپ الکترونیکی کرایو به عنوان تکنیکِ اصلی زیست‌شناسی به کار گرفته می‌شد، کم‌تر پیش می‌آمد که در مهندسی مواد نیز تا این اندازه تاثیر گذار باشد.

رهیافت دی‌ان‌ای هدایت‌شده‌‌‌ای که ایگلمن و همکارانش برای شبکه‌بندی ساختگی توسعه دادند می‌تواند تاثیر گسترده‌ای در کاربردهای پژوهشی داشته باشد، به ویژه در فیزیک. امّا هم‌چنان امکان عملی ساختن ابررسانایِ لیتل در دمای اتاق را هم باید معتبر بدانیم.

ترکیبِ کار دانشمندان با دیگر پیشرفت‌‌های سالیانِ اخیر در ساحت ابررساناها، می‌تواند تکنولوژی‌ای که می‌شناسیم را به کلی دگرگون کند، انقلابی در صنعت الکترونیک که آینده‌ای شبیه به «استار ترک» را رقم می‌زند. ایگلمن افزوده است: «معمولاً گمان می‌شود که زیست‌شناسی از ابزارها و تکنیک‌های برآمده از فیزیک استفاده می‌کند امّا کار ما نشان داد که رویکردها می‌توانند در زیست‌شناسی توسعه بیابند و راه‌گشای مسایل فیزیکی و مهندسی هم باشند؛ این درست همان چیزی‌ست که مرا در باره‌ی علم هیجان زده می‌کند هیچ نمی‌توان حدس زد که ما را به کجا سوق خواهد داد.»

منبع: تکراتو

ارسال نظرات
از سوی سازمان امور مالیاتی کشور صورت گرفت: اعلام احکام مالیاتی حمایت از کسب‌وکارهای اینترنتی
همراه با نخستین فرودگر قمری ژاپن ماه‌نورد امارات فردا به فضا می‌رود
وبگردی