На пути к биологической микроэлектронике

Производительность компьютеров и смартфонов растет с каждым годом благодаря увеличивающейся плотности их электронных деталей. Это уплотнение возможно благодаря успехам миниатюризации, которая сейчас доходит до пределов своих физических возможностей. Размер некоторых деталей уже сжался до нескольких атомов. Поэтому микроэлектроника остро нуждается в технологическом прорыве, который позволит пойти другим путем, сообщает Phys.org.

Одно из возможных решений – сборка в трех измерениях. Пока микросхемы остаются плоскими: можно попробовать класть их рядами, друг на друга – таким образом можно увеличить производительность и снизить энергопотребление. Однако тогда возникает иная проблема: как соединить микросхемы в «стопке»? Вертикальные соединения и прохождение тока вверх и вниз технологически очень сложно осуществить. Эту задачу решают разные технологии в рамках самой микроэлектроники, но ученые ищут и альтернативные подходы.

Французские биологи и физики из CEA, CNRS, университета Шарля Фурье и Inra (Гренобль) собираются использовать способность некоторых органических соединений к самосборке. В клетках человеческого тела масса стабильных и сложных структур постоянно разбираются и собираются – например, волокна, составляющие цитоскелет (клеточный скелет). Они состоят из материала под названием актин, и соединяются в узлы, тесьму, слои и пучки, строение и механические свойства которых определяют и контролируют форму клеток. Эти суперструктуры строятся по законам геометрии и механики, которые изучают в межуниверситетской Лаборатории физиологии клеток растений.

Французские исследователи разработали технику контроля самосборки волокон актина в трех измерениях. С помощью инструментов Лаборатории микроэлектронных технологий (CNRS/UJF/LTM и CEA-Leti) две стеклянные пластинки были поставлены на расстоянии тридцати микрон и микроструктурированы лучем лазера. Потом между двух поверхностей был выпущен раствор мономеров актина, полимеризирующихся по этим микроструктурам. Пучки актина собираются в контролируемых учеными формах и структурах и образуют связи друг с другом.

Аналогично, исследователям удалось заставить актин вырасти вертикально от поверхности, в форме цилиндров, входящих друг в друга (сходно с соединением органов разных полов). Потом эти связи покрыли наночастицами золота – и тогда между двумя поверхностями удалось пустить электрический ток. То есть, самосборка актиновых волокон может иметь неожиданное применение в промышленности. Фундаментальные исследования основных клеточных процессов могут стать источником вдохновения для инженерных решений, даже в самых далеких друг от друга сферах.

http://nauka21vek.ru