חוט חשמלי עשוי מ-DNA. חדשות הספרייה הטכנית בחינם

חדשות מדע וטכנולוגיה, חידוש באלקטרוניקה
ספריה טכנית בחינם / עדכון חדשות

חוט חשמלי של DNA

29.06.2016

חוקרים מאוניברסיטת אריזונה סטייט ואוניברסיטת דיוק גילו שחיווט חשמלי טוב יכול, באופן עקרוני, להיעשות מ-DNA.

זה לא כל כך שה-DNA הארוך והסלילי עצמו דומה לכבל חשמלי. כל מולקולה היא אטום שהאלקטרונים שלו יכולים להיות חופשיים במידה מסוימת. אלקטרונים חופשיים יכולים לרוץ ממקום למקום, בתנאי, כמובן, שיש להם לאן לרוץ. ל-DNA יש אלקטרונים כאלה "בפוטנציאל פועלים", אבל במשך זמן רב לא היה ברור בדיוק איך הם יכולים לנוע סביב המולקולה.

כידוע, דואליזם-גל קוונטי טבוע באלקטרונים, כלומר, הם מתנהגים גם כחלקיקים (קוונטה) וגם כגלים. בעבר, Nongjian Tao, David N. Beratan ועמיתיהם גילו שאלקטרוני DNA מתנהגים בצורה שונה במרחקים שונים: אם במרחק קצר האלקטרונים מתפשטים כמו גל, הרי שבמרחק גדול הם גדולים יותר. דומים לחלקיקים שקופצים ממקום למקום. , כפי שקורה במוליכים למחצה. אם אנחנו מדברים על יעילות, אז השיטה הראשונה עדיפה: אלקטרונים "בצורת גל" נעים בצורה חלקה ומהירה יותר מאשר "בצורה של חלקיק".

בניסויים החדשים שלהם, החוקרים רצו לבדוק אם אפשר לגרום לאלקטרונים ב-DNA "לגלוש" גם למרחקים ארוכים. כידוע, כל שרשרת DNA מורכבת ממונומרים רבים: ארבעה בסיסים חנקניים (A,T,G,C) המחוברים לסוכר הריבוז, המקודדים מידע גנטי; בתורו, ריבוז עם בסיסים מחוברים לחוט דרך חומצה זרחתית.

גדיל דנ"א דו-גדילי הוא די חזק, אבל הוא יכול להתכופף, לשנות צורה, הפרמטרים של הסליל יכולים להשתנות לכיוון יותר או פחות סליל וכו' - כל זה משפיע על האופן שבו אלקטרונים ינועו בו. לבסוף, גם כאן יש חשיבות לעצם רצף הבסיסים – ניתן להניח שחלק מהקומפלקסים של "אותיות" גנטיות יתבררו כמוליכים יותר מאחרים.

ואכן, בעזרת הדמיות ממוחשבות, ניתן היה לגלות כי בלוקי הגואנין (G) החוזרים על עצמם עוזרים לאלקטרונים לרוץ בגלים לא רק למרחקים קטנים, אלא גם למרחקים ארוכים. ושחתכים כאלה יסייעו לאלקטרונים להתמודד עם מכשולים שנוצרים עקב תנועה של חלקים שונים בשרשרת ה-DNA, עקב עיקולים, עקומות וכו'.

ניסויים עם שברי DNA קצרים, רק 6-16 "אותיות" גנטיות, הראו שהכל באמת כך: קומפלקסים של גואנין משפרים את המוליכות של המולקולה. מכיוון שבסיסי השרשראות תואמים זה לזה לפי עקרון ההשלמה, כלומר אם לאחד יש A אז לשני יהיה T, ואם לאחד יש G, אז לשני יש C, אז בלוקי הגואנין נראו כמו GC לסירוגין.

רצף ה-DNA משפיע על התנהגות האלקטרונים ועל המוליכות של המולקולה עצמה. ברור שאפשר לנסות לסנתז דנ"א כזה שבו אלקטרונים יספקו מוליכות טובה - מולקולה כזו יכולה אולי להתחרות עם אותם חיידקים. מצד שני, המוליכות חייבת להשתנות בגלל מוטציות, כלומר בגלל שינויים ברצף ה-DNA, שאפשר איכשהו להשתמש בהם בגנטיקה רפואית.

<< חזרה: מולקולה מוצלבת עם אור בטמפרטורת החדר 29.06.2016

>> קדימה: אמצעי מניעה לקנגורו 28.06.2016

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

המוליכות התרמית של נחושת משופרת 25.03.2014

קבוצה של מדענים, כולל אלכסנדר באלנדין מאוניברסיטת קליפורניה בריברסייד וקונסטנטין נובוסלוב מאוניברסיטת מנצ'סטר בבריטניה, פרסמו את התוצאות של דרך חדשנית להגברת המוליכות התרמית של נחושת בכתב העת Nano Letters.

נחושת היא אחד המרכיבים העיקריים של כל שבב. מוליכים הנחושת הדקים ביותר בתוך השבב מחברים מיליוני טרנזיסטורים זה לזה. במעבד מודרני, האורך הכולל של מוליכים כאלה מגיע ל-50-60 ק"מ. כאשר עוברים דרך מוליכים של זרם חשמלי, הם מתחממים, משחררים חום, אותו יש להסיר.

בשנת 2001, פט גלסינגר הצהיר שאם כמות החום שנוצרת על ידי המעבדים תמשיך לגדול בקצב הנוכחי, אז עד שנת 2005 שבב בודד יפיק אנרגיה כמו כור גרעיני, ועד 2015 - כמה שיותר חום נפלט על ידי השמש (גלזינגר עבד 30 שנה באינטל, ולקח חלק בפיתוח העיצוב של כל המעבדים הראשונים של התאגיד).

אולם התחזית של גלזינגר לא התממשה. מהנדסים מצאו דרך לרסן את ייצור החום תוך הגדלת ביצועים נוספת על ידי הורדת מהירות השעון וציוד למעבדים עם מספר ליבות הפועלות בו זמנית.

כעת הם עומדים בפני אתגר חדש. כאשר אבני הבניין של המעבדים - טרנזיסטורים (תהליך הייצור הנוכחי הוא 22 ננומטר) - יורדות בקוטר, מוליכי הנחושת שבהם יורדים בקוטר, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורת הפעולה שלהם. טמפרטורה גבוהה מדי מובילה להרס ובהתאם לכשל של התקן המוליך למחצה.

על מנת לפתור בעיה זו, השתמשו המדענים בניסוי שלהם בחומר מרוכב דמוי סנדוויץ' שבו שכבת נחושת מצופה משני הצדדים בשכבות של גרפן. זה איפשר לשפר את פיזור החום של מוליך הנחושת ב-25%.

לפי בלנדין, לגרפן עצמו אין תכונות של גוף קירור. תנועת האנרגיה התרמית במתכת, ככלל, מעוכבת על ידי מבנה הגביש שלה. כשהוא מיושם על נחושת, גרפן משנה את המבנה הזה, ומאפשר לאנרגיה לנוע בחופשיות רבה יותר, הסביר המדען.

ראה מלא ארכיון של חדשות מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר