美研究人員利用DNA創造出自組裝光學電腦

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美國杜克大學(Duke University)的研究人員，成功利用了DNA (去氧核醣核酸)──也就是一種雙螺旋狀的基因資訊載具──創造出自組裝(self-assembling)的邏輯電路，能運用光來進行二進位運算與通訊。

杜克大學普拉特工程學院(Pratt School of Engineering)的電子與電腦工程系助理教授Chris Dwyer，將特別訂做的DNA代碼片段(snippets)以及其他分子混合，創造出數十億相同的奈米級、鬆餅(waffle-shaped)形狀的結構體。

那些結構體就是生物學領域所熟知的發色團(chromophores)，能夠吸收並散發出不同波長的光線；而 Dwyer的研究就是要利用這種能夠“處理輸入資料”的能力，來進行數位化處理。

他運用了傳統的電腦推算那個DNA片段能優先剪輯在一起，以形成功能邏輯(functioning logic)。據研究人員表示。不同於傳統的電路是利用電子流來切換0與1，光線也能被用來在DNA開關上激發類似的反應，而且速度更快。

Dwyer 所製造的「鬆餅」是由16個基本的DNA代碼片段所組成，它們會自然的以一種獨特的形狀連結在一起；據Dwyer描述，製造那些「鬆餅」的過程，很像是在玩一種會自動組裝的拼圖遊戲。

「那就如同你把一片片拼圖丟到盒子裡，當搖晃盒子時，那些拼圖片就會自己慢慢找到鄰居，完成整片拼圖。」他表示：「而我們所做的，就是製造數十億個那種拼圖片，把它們丟在一起、並形成數十億片相同的拼圖。」

那些鬆餅狀拼圖在脊部擁有不同的發色團，利用那些由多片「鬆餅」所組成的結構體，就能製造出更複雜的電路，或是也可以選擇不同的DNA片段來製造更大片的「鬆餅」。

憑藉那些「鬆餅」上的發色團天性，理應能夠創造出像是AND、OR或是NAND閘這樣的簡單架構；不過要將它們連結在一起以製作出複雜的系統，可能還需要利用其他的互連方法以及原理。

那些發色團「鬆餅」也是分子級的光學與化學感測器，因此也可望在生物醫療系統中找到更多額外的應用。

(參考原文： DNA makes self-assembling optical computer，by Peter Clarke)