科学家成功将数据编码到人工分子材料中
信息可以被編碼成各種模式,無論是莫爾斯電碼的長短蜂鳴聲、盲文的凸起,還是計(jì)算機(jī)的 1 和0。現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)展示了將信息編碼到人造分子中的概念證明,這可以實(shí)現(xiàn)全新的可編程材料或新型計(jì)算機(jī)。關(guān)鍵成分是被稱為金屬-有機(jī)框架(MOFs)的材料,這些類似網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)由與有機(jī)配體相連的金屬離子簇組成,它們經(jīng)常被用作實(shí)驗(yàn)性的 "海綿",用于清除空氣和水中的污染物。
在新的研究中,加州大學(xué)伯克利分校和魯爾大學(xué)波鴻分校(RUB)的研究人員著手使它們可編程。大多數(shù) MOFs 一次只用一種金屬制成,而新的想法是將不同的金屬離子以特定的模式和組合排列以編碼信息,這些信息有可能被專門設(shè)計(jì)的設(shè)備讀寫,這也是計(jì)算機(jī)以 1 和 0 為單位讀寫信息的基本原理。
在這種情況下,該團(tuán)隊(duì)使用了一種名為 MOF-74 的特殊材料,這種材料以氧化棒排列,連接成蜂窩狀晶格。研究人員用鈷、鎘、鉛和錳等金屬離子作為數(shù)據(jù)的 "比特",并使用一種名為原子探針斷層掃描(APT)的成像技術(shù)將信息讀取回來。
團(tuán)隊(duì)成功地表明,這項(xiàng)技術(shù)在原理上是可行的。經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)整,這種方法可以用來制造一系列可編程的分子和材料,依次執(zhí)行多種動作。例如,該團(tuán)隊(duì)表示,MOF 可以以不同的速度將藥物引入體內(nèi),并在不再需要時(shí)將其分解。有朝一日,它們還可以從空氣中捕獲二氧化碳,然后將其轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)物質(zhì)。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
總結(jié)
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