Dalam demonstrasi yang memegang janji untuk kemajuan masa depan teknologi nano, ilmuwan komputer California Institute of Technology telah berhasil dalam membangun kristal DNA yang menghitung seperti tumbuh. Sebagai hasil perhitungan, ini menciptakan pola segitiga fractal dalam DNA kristal.
Ini adalah pertama kalinya bahwa komputasi telah tertanam dalam pertumbuhan kristal apapun, dan pertama kalinya bahwa perhitungan ini telah digunakan untuk menciptakan pola mikroskopis yang kompleks. Dan, para peneliti mengatakan, itu adalah salah satu langkah dalam mimpi nanoscientists teknik konstruksi master pada tingkat molekuler.
Laporan di edisi Desember journal Public Library of Science (PLoS) biologi, Caltech asisten profesor Erik Winfree dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa DNA "ubin" dapat diprogram untuk merakit sendiri ke kristal bantalan pola semakin kecil "segitiga dalam segitiga," dikenal sebagai sebuah Sierpinski segitiga. Pola fractal ini lebih kompleks daripada pola-pola yang ditemukan di alam kristal karena never repeats. Alam kristal, sebaliknya, semua beruang yang sederhana seperti yang ditemukan di ubin lantai kamar mandi. Dan, karena setiap ubin DNA DNA simpul kecil dengan hanya 150 pasangan basa (seluruh genom manusia memiliki beberapa 3 milyar), segitiga Sierpinski dihasilkan mikroskopis. Tim Winfree laporan tumbuh berukuran mikron DNA kristal (sekitar seperseribu lebar rambut manusia) yang berisi banyak Sierpinski segitiga.
Fitur utama dari tim Caltech pendekatan adalah bahwa DNA ubin merakit ke kristal secara spontan. Terdiri dari simpul dari empat untaian DNA, setiap DNA memiliki empat loose ends dikenal sebagai "lengket berakhir." Ujung lengket ini adalah apa yang mengikat satu DNA ubin lain. Akhir yang lengket dengan urutan DNA tertentu dapat dianggap sebagai jenis khusus lem, salah satu yang hanya mengikat akhir lengket dengan urutan DNA komplementer, khusus "anti-glue ''. Untuk percobaan mereka, para penulis hanya dicampur ubin DNA ke dalam air garam dan membiarkan ujung lengket yang melakukan pekerjaan, self-assembling ubin ke sebuah Sierpinski segitiga. Teknologi nano pendekatan ini "tangan" untuk manufaktur adalah sebuah properti yang diinginkan, dan tema umum.
Aspek novel penelitian adalah terjemahan dari algoritma - metode dasar yang mendasari program komputer - ke dalam proses pertumbuhan kristal. Sebuah algoritma yang terkenal untuk menggambar sebuah Sierpinski segitiga dimulai dengan serangkaian 1s dan 0s. Itu redraws urutan lagi dan lagi, mengisi baris berturut-turut pada selembar kertas, setiap kali melakukan penambahan biner pada angka yang berdekatan.
Hasilnya adalah sebuah Sierpinski segitiga yang dibangun dari 1s dan 0s. Untuk menanamkan algoritma ini dalam pertumbuhan kristal, para ilmuwan mewakili tertulis baris biner "0s" dan "1s" sebagai baris DNA ubin di crystal - beberapa ubin yang berdiri untuk 0, dan lain-lain untuk 1. Untuk meniru tambahan, ujung lengket dirancang untuk memastikan bahwa setiap kali ubin gratis menempel ubin sudah dalam kristal, itu mewakili jumlah ubin itu menempel.
Proses bukanlah tanpa kesalahan, namun. Kadang-kadang DNA ubin terjebak di tempat yang salah, komputasi jumlah salah, dan menghancurkan pola. Terbesar sempurna Sierpinski segitiga yang tumbuh terdapat DNA hanya sekitar 200 ubin. Tapi itu adalah pertama kalinya seperti itu telah dilakukan dan para peneliti percaya bahwa mereka dapat mengurangi kesalahan di masa depan.