(PhysOrg.com) - Em um único dia, um estudante de graduação solitário em uma bancada de laboratório pode produzir circuitos lógicos mais simples do que toda a produção mundial de chips de silício em um mês.

Assim diz um engenheiro da Duke University, que acredita que a próxima geração desses circuitos lógicos no coração dos computadores será produzida de forma barata em quantidades quase ilimitadas. O segredo é que, em vez de chips de silício servirem de plataforma para circuitos elétricos, engenheiros de computação aproveitarão as propriedades únicas do DNA, aquele portador de dupla hélice de todas as informações da vida.

Em seu último conjunto de experimentos, Chris Dwyer, professor assistente de engenharia elétrica e de computação na Duke's Pratt School of Engineering, demonstrou que, simplesmente misturando fragmentos personalizados de DNA e outras moléculas, ele poderia criar literalmente bilhões de idênticos, pequeno, estruturas semelhantes a waffles.

Dwyer mostrou que essas nanoestruturas se auto-montam com eficiência, e quando diferentes moléculas sensíveis à luz são adicionadas à mistura, os waffles exibem propriedades únicas e "programáveis" que podem ser facilmente exploradas. Usando a luz para excitar essas moléculas, conhecidos como cromóforos, ele pode criar portas lógicas simples, ou interruptores.

Essas nanoestruturas podem ser usadas como blocos de construção para uma variedade de aplicações, variando do biomédico ao computacional.

"Quando a luz incide sobre os cromóforos, eles absorvem isso, excitando os elétrons, "Dwyer disse." A energia liberada passa para um tipo diferente de cromóforo próximo, que absorve a energia e emite luz de um comprimento de onda diferente. Essa diferença significa que esta luz de saída pode ser facilmente diferenciada da luz de entrada, usando um detector. "

Em vez de circuitos convencionais usando corrente elétrica para alternar rapidamente entre zeros ou uns, ou sim e não, a luz pode ser usada para estimular respostas semelhantes dos interruptores baseados em DNA - e muito mais rápido.

"Esta é a primeira demonstração de uma capacidade de processamento e detecção tão ativa e rápida em nível molecular, "Dwyer disse. Os resultados de seus experimentos foram publicados online no jornal Pequena . "A tecnologia convencional atingiu seus limites físicos. A capacidade de produzir suprimentos virtualmente ilimitados desses minúsculos circuitos me parece ser o próximo passo lógico."

O DNA é uma molécula bem conhecida composta de pares de bases de nucleotídeos complementares que têm afinidade uma pela outra. Fragmentos personalizados de DNA podem ser sintetizados de forma barata colocando os pares em qualquer ordem. Em seus experimentos, os pesquisadores aproveitaram a capacidade natural do DNA de se prender a áreas correspondentes e específicas de outros fragmentos de DNA.

Dwyer usou uma analogia com um quebra-cabeça para descrever o processo que acontece quando todos os ingredientes do waffle são misturados em um recipiente.

"É como pegar as peças de um quebra-cabeça, jogá-los em uma caixa e conforme você balança a caixa, as peças gradualmente encontram seus vizinhos para formar o quebra-cabeça, "disse ele." O que fizemos foi pegar bilhões dessas peças do quebra-cabeça, jogando-os juntos, para formar bilhões de cópias do mesmo quebra-cabeça. "

Nos experimentos atuais, o quebra-cabeça waffle tinha 16 peças, com os cromóforos localizados no topo das cristas do waffle. Circuitos mais complexos podem ser criados pela construção de estruturas compostas por muitos desses pequenos componentes, ou construindo waffles maiores. As possibilidades são ilimitadas, Disse Dwyer.

Além de seu uso na computação, Dwyer disse que, uma vez que essas nanoestruturas são basicamente sensores, muitas aplicações biomédicas são possíveis. Pequenas nanoestruturas poderiam ser construídas para responder a diferentes proteínas que são marcadores de doenças em uma única gota de sangue.