Рано или поздно на смену жёстким дискам и SSD придут новые виды носителей данных, на что намекает экспоненциальный рост объёмов информации. Для этого уже сейчас учёные бьются над проблемами записи на молекулярном уровне, и определённые успехи на этом направлении есть.

Группа учёных из Университета Брауна (США) сообщила о прогрессе в разработке методов записи и считывания данных на молекулярном уровне. Данные об исследовании опубликованы в Nature Communications (статья доступна для бесплатного прочтения на английском языке). В серии экспериментов учёные записали, сохранили и затем считали цифровые файлы с закодированными изображениями египетского бога Анубиса, абстрактной картины скрипки Пикассо и другие изображения общим объёмом 200 Кбайт.

Это не первая попытка закодировать данные с помощью набора молекул, но в данном случае учёные решили не ждать милости от природы. До данного эксперимента учёные брали известные химические соединения (молекулы) и создавали из них смеси ― таким образом кодировали входящие данные. Считывание данных происходит с помощью последовательного анализа смесей масс-спектрометром. Затем компьютерная программа преобразует полученный результат в картинку или текст. Подобный подход был ограничен известным химикам набором небольших по размеру молекул. А чем меньше молекул, тем меньше возможностей для кодирования, например, с точки зрения разрядности.

Учёные из Университета Брауна синтезировали собственные наборы молекул ― библиотеки для кодирования данных. Вся хитрость заключалась в том, чтобы из простейших соединений и без сложных реакций научиться быстро создавать библиотеки из простых молекул, которые масс-спектрометр мог бы идентифицировать с максимальной точностью.

Для синтеза малых молекул была выбрана так называемая Уги реакция ― это многокомпонентная комбинаторная реакция с использованием четырёх компонентов: карбоновой кислоты, амина, альдегида (кетона) и изоцианида. Эта реакция широко используется в фармацевтике и является надёжным инструментом для синтеза соединений. Для создания библиотек из молекул в различных комбинациях использовались пять аминов, пять альдегидов, 12 карбоновых кислот и пять изоцианидов. Всего учёные смогли создать до 1500 соединений.

Преимуществом здесь является потенциальная масштабируемость библиотеки. Используя всего 27 различных компонентов, учёные за один день создали библиотеку из 1500 молекул и им не пришлось искать для этого какие-либо уникальные молекулы.

Для кодирования каждой картинки использовались свои библиотеки в виде уникального набора из молекул. Для записи изображения Анубиса, например, библиотека содержала 32 компонента. Для кодирования 0,88-мегапиксельного рисунка Пикассо была задействована библиотека из 575 соединений.

Технически запись происходила следующим образом. Данные кодировались в смеси молекул, которые помещались в крохотные лунки диаметром менее миллиметра на небольших пластинках из железа. В каждой лунке (капле) уникальных молекул может быть так же много, как в библиотеке. Например, в самом максимальном случае ― 1500, но надёжно считать их все в такой  комбинации пока нельзя. Тем не менее, это позволяет судить о разрядности каждой смеси, а она ограничена только размерами библиотеки. Затем каждая смесь считывается масс-спектрометром, молекулы идентифицируются и входящие данные расшифровываются.

Для представленного метода учёным пришлось разрабатывать алгоритмы коррекции ошибок. Разработанный метод позволил идентифицировать молекулы с точностью до 99 %. Метод доказал свою надёжность, но исследования необходимо продолжить.

На сайте агентства DARPA (The Defense Advanced Research Projects Agency, Defense ARPA) появилось сообщение о запуске новой программы Accelerated Molecular Discovery (AMD). Программа по ускорению открытия новых молекул направлена на военные цели, что, впрочем, не исключает мирного применения разработок, если таковые будут предложены.

По представлению учёных, вселенная молекул насчитывает 10⁶⁰ комбинаций. Из этого фактически бесконечного множества человечеством открыто и исследовано только 140 млн молекул. Среди неоткрытых молекул наверняка скрываются такие, которые способны укрепить оборонную и наступательную мощь США. Проблема только в том, что каждое новое открытие молекул до сих пор — это интуитивный путь движения учёных с длительными повторяющимися экспериментами, а военным надо быстро и чётко. Дан приказ — немедленно выполнить и доложить!

К счастью, на подхвате оказался поднимающий голову искусственный интеллект. Программа AMD (не путать с одноимённой компанией) предполагает конкурс решений на базе ИИ для создания молекул по представленному набору требований. Это могут быть молекулы для безопасного моделирования боевых химических агентов, для медицины, для покрытий, для красок, для эффективного топлива и многое другое, что придёт на ум пытливому военному разуму.

Платформы ИИ для поиска новых молекул должны уметь извлекать информацию из баз данных и из текстов и создавать инструменты и физически обоснованные руководства для производства молекул с заранее заданными характеристиками. Вебинар с разъяснениями программы DARPA AMD запланирован на 18 октября. Кроме этого, агентство ждёт талантливых химиков и коллективы для работы над увлекательными проектами.

Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщает о том, что группе исследователей из Гарвардского Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (США) удалось впервые уверенно зарегистрировать радиоактивные молекулы в межзвёздном пространстве.

Наблюдения выполнялись с помощью телескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array). Учёные зарегистрировали источник излучения радиоактивного изотопа алюминия-26. Этот источник, изначально обозначенный CK Лисички, был открыт в 1670 году: в это время он описывался наблюдателями как яркая красная «новая звезда». Объект представляет собой результат слияния двух светил.

Отмечается, что это первый случай уверенной регистрации неустойчивой радиоактивной молекулы вне Солнечной системы. Неустойчивые изотопы обладают избыточной ядерной энергией и, в конечном счёте, распадаются с образованием устойчивых атомов.

«Наблюдения радиоактивного изотопа алюминия дают возможность по-новому взглянуть на событие слияния звёзд, которое и породило объект CK Лисички. Они также свидетельствуют о том, что глубокие и плотные внутренние слои звезды, в которых рождаются тяжёлые элементы и радиоактивные изотопы, при столкновениях звёзд могут перемешиваться и выбрасываться в пространство», — говорится в сообщении ESO.

Ожидается, что результаты наблюдений в перспективы помогут получить важную информацию о химической эволюции Вселенной. 

Ученые разработали активируемые светом наномашины, которые могут внедряться в раковые клетки и убивать их в течение нескольких минут.

Нобелевская премия по химии за 2016 год была присуждена трём учёным: Жан-Пьеру Соважу из Университета Страсбурга, Джеймсу Фрейзеру Стоддарту из Северо-Западного университета (США) и Бернарду Феринге из Университета Гронингена (Нидерланды), которые придумали, как построить эти молекулярные машины из цепочки атомов.

Для исследования, опубликованного в журнале Nature, ученые построили несколько таких наномашин. При активации светом наномашины нацеливались на определённые клетки и, прорываясь через мембрану, быстро убивали их.

Машины настолько малы, что собранные вместе 50 000 штук не превышают толщину одного человеческого волоса. Каждая машина спроектирована так, чтобы быть чувствительной к белку, находящемуся в определённом типе клетки, что помогает им найти свою цель. Если добавить света, машины начинают вращаться со скоростью до 3 млн оборотов в секунду, и это вращение обеспечивает мощность, необходимую для проникновения в клетку. Без поступления света наномашины могут только найти молекулу, но останутся на её поверхности.

Когда ученые запускали эти наномашины в ёмкость с клетками человеческих почек, они проделывали отверстия в клетках и убивали их в течение нескольких минут. То же самое произошло, когда наномашины были направлены на раковые клетки предстательной железы.

Данная технология пока находится на начальной стадии, поскольку следующие эксперименты по-прежнему будут проводиться с микроорганизмами и рыбами. Но есть надежда, что в будущем эти наномашины можно будет использовать или для адресной доставки лекарств, или на самом деле для уничтожения раковых клеток, что позволит освоить новые, более эффективные методы лечения.

Малоизвестный за пределами азиатского сектора китайский производитель ChangHong прибыл в Лас-Вегас со смартфоном, претендующим на звание самого технологичного гаджета выставки CES 2017. Выполненную в форм-факторе классического мобильного устройства модель под названием H2 разработчики оснастили молекулярным сканером, позволяющим в деталях узнать о попавшем в руки объекте: определить химический состав вещества, выявить ряд его свойств и структурных особенностей. 

В основе сканирующего модуля ChangHong H2 лежит технология инфракрасной спектроскопии — процесс поглощения ИК-излучения при его прохождении через объект, сопровождающийся ослаблением интенсивности света на определённых частотах. Такой анализ позволяет определить структуру соединений исследуемого материала путём выявления тех или иных структурных фрагментов органической молекулы. 

Смартфон ChangHong H2 намерен стать первым серийным мобильным устройством с молекулярным сканером SCiO «на борту». Его «фишку» — дистанционно идентифицирующий химический состав модуль — изготовили специалисты израильской фирмы Consumer Physics и американской Analog Devices. Их ручной молекулярный сканер SCiO для исследования продуктов питания и анализа лекарственных препаратов с целью выявления подделок понравился посетителям сайта Kickstarter: благодаря краудфандингу портативное устройство было запущено в серию. Теперь же аналогичный инфракрасный спектрометр в рамках сотрудничества с китайской ChangHong получил и обычный смартфон. 

Что касается технической части непосредственно самого телефона, то ChangHong H2 получил:

• матрицу с диагональю 6 дюймов и разрешением Full HD;
• неизвестный восьмиядерный чип (вероятнее всего — процессор MediaTek);
• 4 Гбайт оперативной памяти;
• встроенный флеш-накопитель на 64 Гбайт;
• тыльную камеру с разрешением 16 Мп;
• аккумулятор ёмкостью 3000 мА·ч;
• биометрический сканер;
• корпус с толщиной (в месте размещения молекулярного сканера) 10,2 мм.

Смартфон ChangHong H2, несмотря на свою концептуальность и неординарность, готовится поступить в продажу на территории Китая в первой половине 2017 года. В США продажи гаджета с молекулярным сканером начнутся чуть позже. Цена устройства составит около $500. 

Напомним, что в ассортименте ChangHong имеется смартфон H1, в который производитель установил анализатор биохимических показателей крови. 

Специалисты Томского государственного университета совместно с немецкими коллегами изучают новые свойства органических молекул, которые возникают при их взаимодействии с металлической поверхностью. Результаты работы в перспективе могут найти применение в молекулярной электронике.

Учёные объясняют, что существуют два способа взаимодействия органической молекулы с металлической поверхностью: образование химической связи и притяжение за счёт сил Ван-дер-Ваальса. «Принято считать, что связь Ван-дер-Ваальса гораздо слабее по сравнению с химической связью. Однако существуют системы, в которых вклад этих видов взаимодействия сопоставим. Такие системы могут обладать необычными свойствами, которые можно использовать для создания новых типов электронных приборов», — говорят специалисты.

Исследователи выбрали для экспериментов производную бензола — триазин. Ранее считалось, что эта молекула с жёсткой шестигранной структурой не подвергается существенной деформации при взаимодействии с металлом, а следовательно, не меняет своих свойств.

Однако в ходе исследований выяснилось, что на поверхности металла под воздействием сил Ван-дер-Ваальса названная молекула изгибается, приобретая новые свойства. В результате становится возможным формирование «молекулярного переключателя», играющего роль элемента памяти: в одном состоянии молекула работает как ноль, в другом — как единица. Поскольку размеры молекул очень малы, это позволит записывать огромное количество информации на единицу площади. 

Группе исследователей из МГУ имени М.В. Ломоносова в сотрудничестве с немецкими коллегами из Института полимерных исследований в Дрездене (Институт Лейбница) удалось найти вещество, которое в перспективе может дать толчок развитию органической электроники.

Учёные выяснили, что соединение под названием [3]-радиален, известная науке уже около 30 лет, может использоваться при создании органических полупроводников. Названная молекула представляет собой так называемый допант (что означает «легирующая примесь»), добавление которого к полимерной основе существенно увеличивает её электрическую проводимость.

В ходе исследований учёные пытались подобрать такое вещество, которое бы не только подходило по своим энергетическим уровням на роль допанта, но и обеспечивало бы требуемые параметры взаимодействия с полимером. Подходящим кандидатом оказалась производная [3]-радиалена — сильнейший допант для органических полупроводников из тех, что известны в научной литературе.

Эксперименты с радиаленом подтвердили результаты квантово-химических расчётов — вещество прекрасно смешивается с полимерами и позволяет увеличивать их электрическую проводимость в десятки и даже сотни раз. «Было установлено, что вплоть до 50-процентного содержания допанта в полимере не происходит фазового расслоения, зато кристаллическая структура полимера постепенно изменяется. Это означало, что молекулы допанта встраиваются в полимерную кристаллическую решётку и формируют там так называемый со-кристалл. А образование со-кристаллов как раз и является одной из основных причин высокой эффективности нового соединения», — говорится в публикации МГУ.

Достижение учёных значительно поможет развитию органической электроники и, в частности, будет способствовать созданию органических светодиодов и новых классов органических солнечных батарей. 

Исследователи Колумбийского университета сообщили о том, что им удалось создать диод из одной молекулы, который может использоваться в устройствах наномасштаба. Как утверждается в научной статье «Single-Molecule Diodes with High On-Off Ratios through Environmental Control», новая технология позволяет создавать диоды c производительностью в 50 раз выше, чем у предшественников.

Идея создания «одномолекулярного» диода была впервые предложена в 1974 году. Ещё тогда выдвигалась теория, утверждающая, что молекула может работать как выпрямитель, или однонаправленный проводник электрического тока. С тех пор исследователи неоднократно предпринимали попытки создания одиночных молекул на металлических электродах, которые могли бы играть роль диодов, резисторов, переключателей или транзисторов. При этом в таких молекулах наблюдались различные квантовые механические эффекты, такие как интерференция, что негативно отражалось на их свойствах. Самой большой проблемой являлся очень низкий коэффициент выпрямления.

Инженеры Колумбийского университета предложили новый подход к созданию «одномолекулярного» диода с коэффициентом выпрямления более 250 (что в 50 раз больше предыдущих достижений) и сравнительно высоким током в прямом направлении (около 0,1 мкА). Габариты устройства настолько малы, что квантовые механические эффекты очень сильно влияют на работу диода. Поэтому создание такой молекулы с ожидаемым поведением и характеристиками является настоящим триумфом — считает руководитель проекта Лата Венкатараман (Latha Venkataraman).

Для борьбы с негативными квантовыми эффектами вместо использования асимметричной структуры самого диода изобретатели создали так называемое асимметричное окружение молекулы: соединения активных молекул были помещены в ионную среду, а для контакта с ними использовались золотые электроды разных размеров. Инженеры считают, что такая техника открывает путь к созданию атомной электроники с использованием разных перспективных материалов, в том числе и с графеновыми электродами. Целью дальнейшей работы учёных является усовершенствование дизайна диода, чтобы ещё повысить коэффициент выпрямления.

Химики из университета Тафтса (Tufts University) разработали первый в мире электродвигатель из одной молекулы. Размеры «моторчика» всего 1 нм в поперечнике. Предыдущий рекорд миниатюризации составлял 200 нм, а толщина человеческого волоса, для сравнения, - 60000 нм. Создатели двигателя под руководством Чарльза Сайкса (Charles Sykes) планируют подать заявку в книгу рекордов Гиннеса. Молекулярный двигатель получает питание через сканирующий туннельный микроскоп. Сайкс с коллегами подают напряжение на молекулу сульфида бутилметила, расположенную на медной подложке.

Структура молекулы такова, что атом серы и углеродные цепочки, связанные с ним, образуют якорь электрического двигателя, который может вращаться. Появление свободных электронов заставляет вибрировать углеродные цепочки. Исследователи обнаружили, что при температуре около 5°К, они могут достаточно точно управлять скоростью и направлением вращения цепочек.

Двигатели из одной молекулы создавались и ранее, но действующие образцы использовали энергию химических связей или солнечный свет. Сайкс говорит, что до практического использования такого электродвигателя пока очень далеко, но его перспективы несомненны.

Материалы по теме:

• Lithium Hawk: ультраэффективный самодельный электромобиль;
• Открытие в области цитоплазмы клеток;
• FlyNano: сверхлегкий летательный аппарат из Финляндии.

Источник:

• tufts.edu

Исследователи из Германии и Польши сделали несколько новаторских открытий о вязкости цитоплазмы клетки, которые расширят знания о раковых клетках. Вязкость является мерой жидкостного сопротивления или густоты. У менее вязкой жидкости большая текучесть. Вода, например, имеет малую вязкость, а мёд, наоборот, менее текуч и более вязок.

Первым обратился к вязкости жидкости Альберт Эйнштейн в 1906 году, с тех пор много исследований было проведено на тему цитоплазмы клеток. Было доказано, что несмотря на высокую вязкость цитоплазмы, мобильность малых белков очень высока, несколько выше, чем указано в формуле Эйнштейна.

 

 

В своей работе, опубликованной в журнале Nano Letters, группа изучает поведение молекул белка в цитоплазме при движении вокруг клетки. Они описывают изменения вязкости, измеренные различными способами с помощью зондов, размером от нано до макроуровней. «Мы усовершенствовали наши ранние формулы и выводы, чтобы успешно распространить их на большее количество систем», - комментирует доктор Роберт Холист (Robert Holist).

Команда описала изменения вязкости с помощью одной феноменологической формулы, содержащей коэффициенты из физической природы. Коэффициенты дают описание текучей среды. Новая формула применима для зондов от долей нанометра до нескольких сантиметров.

С помощью этого исследования ученые теперь смогут лучше оценивать время миграции наркотиков в клетку. Эти знания могут быть применены в нанотехнологиях, например, в изготовлении наночастиц с мицеллярными растворами. Также результаты задействованы в передовых методах измерений, таких как динамическое рассеяние света, что позволит проанализировать размер молекул.

Материалы по теме:

• Разработаны первые в истории нанолекарства, способные продлить жизнь;
• Корица заменит химикаты при производстве наночастиц?;
• Деревья с наночастицами заменят уличные фонари.

Источник:

• physorg.com

Ученым из Университета Огайо удалось создать самый миниатюрный в мире сверхпроводник, представляющий собой полоску из четырех пар молекул шириной менее 1 нм и длиной 3,5 нм. Исследование ученых из Огайо является первым доказательством возможности изготовления наноразмерных сверхпроводящих молекулярных проводов, которые можно было бы использовать в наномасштабных электронных устройствах. «Раньше исследователи утверждали, что практически невозможно создать наномасштабные соединения из металлических проводников, так как с уменьшением размера провода увеличивалось сопротивление,- рассказывает руководитель группы Соу Вай Хла (Saw-Wai Hla), доцент института Nanoscale and Quantum Phenomena Institute при Университете Огайо.- Нанопровода нагревались и плавились, что было главным барьером в создании наноразмерных устройств». Для экспериментов ученые использовали синтезированные молекулы разновидности органической соли. Финансирование проекта производится Министерством энергетики США. Материалы по теме:

• Магнетизм играет ключевую роль в сверхпроводимости;
• Создан первый в мире транзистор из одной молекулы;
• Разработан принцип молекулярного диода.

Источник:

• Ohio University

Команда в составе учёных из Йельского университета (Yale University) и Кванджуйского института наук и технологий (Gwangju Institute of Science and Technology), Южная Корея, успешно создала первый транзистор из единственной молекулы. Исследователи продемонстрировали, что присоединённая к золотым контактам молекула бензола ведёт себя как кремниевый транзистор. Различные энергетические состояния объединения атомов контролируются приложенным к контактам напряжением. В свою очередь, управление состояниями позволило менять проходящий через молекулу ток. Как объясняет Марк Рид (Mark Reed), это схоже с перебрасыванием мяча через холм, если принять, что мяч является аналогом электрического тока, а высота холма – энергетических состояний. Учёным удалось регулировать высоту, пропуская ток или останавливая его. Работа базируется на предыдущем исследовании Рида, проводившемся в 1990-е годы, когда была доказана возможность помещения отдельной молекулы между электрическими контактами. С тех пор он совместно с профессором Таки Ли (Takhee Lee) разработал дополнительные техники, позволившие "видеть" происходящее на молекулярном уровне. Ключевым элементами также стали изготовление контактов столь малого масштаба, идентификация идеальных молекул для экспериментов и определение способа их подключения. Молекулы в электронных схемах представляют интерес, поскольку обычные транзисторы подобных размеров пока получить не удаётся. Но Рид подчёркивает чисто научную ценность достижения – практическое применение технологии в виде быстродействующих молекулярных компьютеров, если такое вообще возможно, – это вопрос десятков лет исследований. Тем не менее, огромная часть работы уже сделана и показана принципиальная возможность применения молекул вместе с электроникой. Материалы по теме: - Toshiba представила спинтронный транзистор;
- Intel усовершенствовала транзисторы следующего поколения;
- IT-Байки: Электроника-2020 – жизнь после смерти кремния.

• www.yale.edu

В мире электроники диоды являются универсальными и широко распространенными компонентами. В различном виде они используются в огромном числе устройств и продуктов полупроводниковой промышленности. Создание компонентов, использующих более компактные, дешевые, быстрые, а также более эффективные диоды, является одной из главных задач электроники, и теперь ее решение перешло на наноуровень — ученые Университета Аризоны (Arizona State University) нашли способ создания ключевого компонента в сверхмалом масштабе. Меньший размер предполагает меньшую стоимость и более высокие характеристики электроники. Если первые поколения ЦП компьютеров использовали несколько тысяч транзисторов, то сейчас даже самый простой процессор использует миллионы транзисторов на одном чипе. Это говорит о значительном прогрессе кремниевых технологий. При этом процесс уменьшения размеров все сильнее усложняется, а известный закон Мура, в конечном счете, неминуемо должен столкнуться с физическими ограничениями. Размер транзистора исчисляется десятками нанометров, что лишь в 20 раз больше размеров одной молекулы. Это одна из причин, почему исследователи и разработчики проявляют интерес к идее молекулярной электроники. Идея преодоления ограничений кремния при помощи основанных на молекулах элементов не нова. Еще в 1974 г. химики-теоретики Марк Ратнер (Mark Ratner) и Ари Авирам (Ari Aviram) предложили использовать молекулы в качестве диодов в электронике, и уже более 30 лет люди по всему миру прилагают усилия к осуществлению этой задачи. Большинство попыток к настоящему времени связаны с использованием нескольких молекул, молекулярными тонкими пленками. И лишь совсем недавно были предприняты серьезные усилия для преодоления препятствий к созданию мономолекулярной структуры. В общем случае диоды — это элементы, пропускающие электрический ток в определенном направлении. Чтобы молекула могла вести себя подобным образом, она должна быть физически асимметрична, один ее конец должен быть способен образовывать ковалентные связи с отрицательно заряженным анодом, а другой — с положительным катодом. Новое исследование сравнивает симметричные и несимметричные молекулы по способности к передаче электронов. В случае симметричной молекулы имеет место движение тока в обоих направлениях, как в обычном резисторе. Метод, разработанный группой исследователей, опирается на принцип модуляции переменного тока. К молекуле прикладывают небольшие периодически изменяющиеся механические возмущения. При этом учеными были использованы спаренные молекулы, атомы которых связаны между собой однократными и многократными связями. Такие молекулы обладают большим электрическим сопротивлением и имеют несимметричные концы, которые способны спонтанно формировать ковалентные связи с металлическими электродами для замыкания цепи. По мнению авторов проекта, результаты этого исследования повышают шансы на появление мономолекулярных диодов, самых крошечных из созданных ранее устройств. "Теперь у нас появилась возможность следить за отдельной молекулой и управлять ею. Мы можем, прикладывая напряжение, механическую силу или оптическое поле, измерять ток и фиксировать отклик. А поскольку квантовая физика регулирует поведение отдельных молекул, это позволит изучать свойства, отличающиеся от обычных устройств", — говорит участник исследования Нонджан Тао (Nongjian Tao). Кроме того, связующие свойства между молекулами делают их привлекательными кандидатами для нового поколения химических сенсоров. Другими словами, молекулярная электроника интересна не только тем, что может заменить кремний, а тем, что это направление позволит дополнить кремниевые устройства новыми разработками. Материалы по теме: -Создан диод с односторонней передачей тепла;
-«Молекулярный» свет лампочки будущего;
-Система безопасности на молекулярном уровне.

• Arizona State University

Ученым компании IBM удалось получить изображение химической структуры отдельной молекулы, что увеличивает технологический потенциал для создания электронных компонентов атомного и молекулярного масштаба. Работа проводилась учеными из Цюриха и Швейцарии и позволила заглянуть в "анатомию" молекулы с беспрецедентны разрешением, используя бесконтактный атомный силовой микроскоп (atomic force microscopy, AFM). По заявлению компании, данное исследование существенно повлияет на создание искусственных элементов в атомном масштабе, которые будут намного меньше, быстрее и энергоэффективнее сегодняшних процессоров и запоминающих устройств. Технология атомной силовой микроскопии применялась при сверхвысоком вакууме и температуре -263° С для получения снимка пентацена – молекулы с кристаллической структурой, имеющей свойства органического полупроводника. Как сообщает IBM, удалось "впервые посмотреть через облако электронов и увидеть атомную основу отдельной молекулы". Это в грубом приближении схоже с рентгеновскими лучами, проходящими сквозь мягкие ткани и отставляющими на снимке четкое изображение костей. В издании Science два месяца назад была опубликована работа на тему определения состояний атомных зарядов, и вместе с достижением IBM это открывает новые возможности изучения процесса распространения заряда через молекулы или молекулярные сети, а значит приблизиться к инновационным компьютерам с компонентами, намного меньшими сегодняшних. "Совершенно ясно, что в будущем эта работа станет немалым взносом в создание прототипов структур молекулярных систем, преимущество которых заключается в значительно меньшем потреблении энергии и уменьшении производственных затрат, - говорит Жерар Мейер (Gerhard Meyer) из IBM Research в Цюрихе. – Это важный шаг, но один из многих, необходимых для достижения атомных масштабов вычислительных элементов. Техники наподобие самостоятельной сборки могут быть использованы при производстве". Согласно описанию IBM, в микроскопе применяется тонкая металлическая игла для измерения слабых сил между ее концом и исследуемым образцом, таким как молекула, чтобы получить изображение. Пентацен состоит из 22 атомов углерода и 14 атомов водорода, длина молекулы составляет 1,4 нм. Промежуток между соседними частицами углерода равен всего 0,14 нм – в 500 тыс. раз меньше, чем диаметр человеческого волоса. На снимке четко видны гексагональные формы пяти углеродных колец. Поскольку игла должна находиться очень близко к объекту, усилия ученых были сосредоточены на недопущении контакта. Материалы по теме: - Самособирающиеся ДНК помогут преодолеть 22-нм барьер;
- Самосборные ДНК делают 3D-наномашины;
- Создан первый масс-спектрометр в наномасштабе.

• news.cnet.com

Израильские ученые продемонстрировали способ сфабриковать улики, используемые для идентификации личности на основе теста ДНК, подрывая доверие к "золотому стандарту" доказательной криминалистики. Исследователи воссоздали кровь и образцы слюны, содержащие ДНК персоны, не имевшей отношение к донору. Они также показали, что если получить доступ к содержащейся в базе данных информации о ДНК, возможно сконструировать образец дезоксирибонуклеиновой кислоты, совпадающий с оригиналом, без взятия ткани у самого человека. "Возможно просто срежиссировать сцену преступления, - говорит автор опубликованной в издании "Международная криминалистическая наука: генетика" (Forensic Science International: Genetics) статьи Дэн Фрамкин (Dan Frumkin). – Любому студенту-биологу это по плечу". Доктор Фрамкин является основателем компании Nucleix в Телль-Авиве, создавшей тест для различения настоящей ДНК и поддельной, который планируется продавать криминалистическим лабораториям. Помимо подделки доказательств в криминальном деле открытие свидетельствует также о вероятности вмешательства тем или иным образом в частную жизнь. Используя определенные методики, возможно очистить чью-либо ДНК от следов употребления алкоголя или курения и поместить ее в образец слюны для предоставления в специализирующиеся на генетическом тестировании компании, чтобы проследить родословную или определить риск возникновения патологий в течение жизни. А знаменитостям стоит опасаться "генетических папарацци", говорит Гэйл Явит (Gail H. Javitt) из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University). Но в целом эксперты выражают настороженность: "ДНК намного легче оставить на месте преступления, чем отпечатки пальцев. Вся система правосудия основана на этой технологии идентификации личности". Хотя и добавляют, что среднестатистическому преступнику вряд ли по силам подделать доказательства такого характера. Ученым удалось сфабриковать ДНК двумя способами. Один предполагает наличие настоящего образца, взятого из волоса или использованной посуды. Одиночную молекулу размножают с помощью стандартной техники полной амплификации генома. Конечно, чашку или волос можно оставить на месте преступления какие угодно, но слюна или кровь будут куда правдоподобнее. Авторы статьи взяли образец женской крови и с помощью центрифуги отделили белые клетки, содержащие ДНК, а в оставшиеся красные добавили размноженные молекулы из мужского волоса. Поскольку сами красные кровяные тельца не содержат ДНК, весь генетический материал в образце получился мужским. Его отправили в ведущую американскую криминалистическую лабораторию, которая заключила, что это нормальный образец мужской крови. Другой способ основан на профилях ДНК, хранящихся в базах данных в виде серий чисел и букв, соответствующих индивидуальным особенностям 13 компонентов человеческого генома. Из пула образцов ДНК массы людей ученые клонировали небольшие фрагменты, представляющие разнообразие вариантов каждого компонента, создав своего рода библиотеку. Чтобы подготовить совпадающий с любым профилем образец, можно просто смешать фрагменты вместе. Набора из 425 фрагментов будет вполне достаточно для покрытия всех мыслимых комбинаций. Материалы по теме: - Самособирающиеся ДНК помогут преодолеть 22-нм барьер;
- IT-Байки: Эволюция Человека. Эпизод пятый;
- "Компьютер" из бактерий решает математические задачи.