الكترونيك بيومولكولي

[*مینا*]

ظهور هر فناوري جديد، انتظاراتي براي تحول در صنعت و شيوة زندگي به وجود مي‌آورد. به عنوان مثال، با ظهور فناوري‌هاي اطلاعات و ارتباطات (it) تغييرات شگرفي در زندگي بشر به وجود آمد. با وجود اينترنت، شكل و ساختار تحقيقات و مطالعات از درون كتابخانه‌ها به پشت رايانه‌ها انتقال يافت. داد و ستد با پول جاي خود را به داد و ستد با كارت‌هاي اعتباري داد و حتي ارتباط ميان ملت‌ها راحت‌تر و آسان‌تر شد، تا جايي كه انسان‌ها مي‌توانند در جهان امروز، همچون يك دهكدة كوچك، با يكديگر ارتباط داشته باشند.
ظهور فناوري‌هاي نانو در هر يك از رشته‌هاي علمي و فني هم مي‌تواند تغييرات گسترده‌اي را ايجاد كند. يكي از اين عرصه‌ها الكترونيك است. تقريباّ از چهل سال پيش تا كنون، شاهد رشد شتاباني در رايانه‌هاي الكترونيكي بوده‌ايم. قدرت رايانه‌ها با گذشت زمان نسبت به حالت‌هاي اوليه زيادتر و در عين حال حجم ترانزيستورهاي آنها كمتر شده است. البته بايد توجه کرد که كاهش حجم ترانزيستور تا اندازه‌اي امكان‌پذير است و بخصوص با روش‌هاي فعلي به آخرين حد کوچک کردن نزديک مي‌شويم و به‌زودي به بن‌بست مي‌رسيم. اصول علم الكترونيك امروزي بر اساس حركت آماري الكترون‌ها و اتم‌هاست. اين اصول به ما اجازه نمي‌دهند تا هر اندازه که بخواهيم فرايند کوچک‌سازي حجم ترانزيستورها را ادامه دهيم. در عصر نانوفناوري، بررسي اصول الكترونيك در اندازة کوچک‌تر از 30 نانومتر امکان‌پذير نيست، زيرا در اين مقياس، ديگر پديده‌هاي آماري جوابگو نخواهند بود. براي رسيدن به اين حدّ کوچک‌سازي، بايد از علم و تكنيك‌هاي جديد براي ادامة رشد الكترونيك استفاده كرد. يكي از روش‌هاي جديد، الكترونيك بيوملكولي است.
در حقيقت، الكترونيك بيوملكولي بر اين اصل استوار است كه امكان ايجاد سيستم‌ها و رايانه‌هاي مختلف در اثر اختلاط مباني فيزيك و رياضي با دانستني‌هاي زيست‌شناسي وجود دارد. براي مثال مي توان به ساختن اعصاب مصنوعي اشاره كرد.

اعصاب مصنوعي
موجودات زنده براي انجام اغلب فعاليت‌هاي خود به سيستم‌هاي شيمياييِ سازمان‌يافته‌اي چون فتوسنتز و اكسيداتيو و... وابسته‌اند.
يك سلول از گياهان سبز آلي را در نظر بگيريد. بيشتر اندامك‌هاي اين گياهان شامل همين سيستم‌هاي شيميايي سازمان‌يافته هستند. يكي از مهمترين اين اندامك‌ها كه نقش سوخت و ‌ساز را در گياهان به عهده دارد «ميتوكُندري» است. فرآيندهاي كسب انرژي در طبيعت، ديرزماني است كه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مجموع اين مطالعات بيانگر آن است كه سيستم‌هاي مبدل انرژي، ساز و كار واحدي دارند. نقل و انتقال الكترون‌هاي پُرانرژي به واسطه‌ي كاهش تدريجي در انرژي آزاد، در نهايت به شكل خاصي از تركيبات مي‌انجامد كه انرژي لازم را براي فرآيندهاي حياتي تأمين مي‌كنند. اين الكترون‌هاي پُرانرژي، يا محصول جذب انرژي نوراني هستند (فتوسنتز)، يا از اكسيداسيون مواد غذايي (تنفس سلولي) پديد مي‌آيند. در تنفس سلولي، الكترون‌هاي حاصل به طور عمده توسط مولكول «نيكوتين آميد آدنين دي نوكلئوتيد» (nadh) به صورت يون هيدريد (h+) به زنجيره‌ي انتقال الكترون‌ها در غشاي داخلي ميتوكُندري وارد مي‌شوند. اكسيداسيون يون هيدريد اكسيژن كه به تشكيل مولكول آب مي‌انجامد انرژي‌زا است. حال اگر اين واكنش به صورت فرآيندهاي متعدد اكسيداسيون و احيا در غشاي داخلي ميتوكُندري انجام شود، انرژي حاصل در نهايت در مولكول‌هاي atp ذخيره خواهند شد. Atp منبع انرژي سلول است.
امروزه به واسطه‌ي اطلاعاتي كه در ارتباط با نقل و انتقالات الكتروني غشاي داخلي ميتوكُندري و ساختارهاي مربوطه داريم، مي‌توانيم به چنين سيستمي از نقطه نظر فناوري توجه كنيم. در واقع قصد داريم كه از اين سازوكار توليد انرژي در صنايع الكترونيك استفاده كنيم. در اين رابطه مي‌توان به پژوهش‌هايي اشاره كرد كه در آنها از طريق مهندسي پروتئين‌هاي ناقل الكترون ساختارهايي طراحي و ساخته مي‌شوند كه در نهايت امكان بهره‌وري در صنايع بيوحسگر و بيوالكترونيك را داشته باشند.








© کپی رایت توسط سايت محمد ابرهيمي دبير شيمي شهرستان جم-استان بوشهر کلیه حقوق مادی و معنوی مربوط و متعلق به این سایت است.)