About / Advertise
Med hjälp av proteinmolekyler som fluorescerar i grönt hoppas forskare i Italien göra biologiska minneskretsar i nanoskala. De har redan demonstrerat möjliga läs-, skriv- och raderingsfunktioner.
Ett självlysande grönt protein, som biologer och kemister ofta använder som en optisk markör, utnyttjas av forskare vid det italienska nationella nanotekniklabbet i Pisa för ett helt annat ändamål - en optisk vippomkopplare. De italienska forskarna menar nämligen att det fluorescerande proteinet lämpar sig utmärkt som bas för minnesteknik i nanoskala.
I en artikel i tidskriften Applied Physics Letters beskriver forskarna hur de med hjälp av två laserstrålar av olika våglängd kan förändra och styra proteinets struktur och därmed dess optiska egenskaper. De utgår från en muterad och förbättrad version av ett protein som fluorescerar i sitt normaltillstånd, vid rumstemperatur.
När sådana självlysande proteinmolekyler belyses med en laserstråle vid 476 nm exciteras de till ett kraftigt fluorescerande tillstånd. Om laserbelysningen fortsätter under några sekunder resulterar den i att molekylerna förlorar sin självlysande förmåga, de slocknar. Och när de har slocknat förblir de släckta under lång tid. Genom belysning med en laserstråle vid 350 nm kan dock proteinet fås att återgå till sitt normala självlysande tillstånd igen. De två tillstånden gör alltså att proteinmolekylerna kan utnyttjas för lagring och manipulering av en binär kod.
En möjlig implementering är enligt forskarna att som skrivfunktion utnyttja laserstrålning vid 350 nm, som alltså gör att proteinet övergår från släckt till självlysande tillstånd. Fluorescensstrålningen som följer på excitering av det normala självlysande tillståndet vid 476 nm skulle sedan kunna utnyttjas som en läsfunktion. Och släckningen av det fluorescerande normaltillståndet utgör då raderingsfunktionen, som åstadkoms med intensiv excitering vid 476 nm.
Eftersom det enligt forskarna är möjligt att på detta vis detektera strålning från enskilda proteinmolekyler, kan dessa utnyttjas som minnesceller. Och med tanke på att proteinmolekylerna är mindre än 10 upphöjt till minus tjugofem kvadratmeter stora, kan ett biominne uppbyggt av sådana celler göras i nanoskala. Forskarna har också demonstrerat hur sådana minneskretsar skulle kunna göras genom att proteinmolekylerna fås att organisera sig själva i ett förbestämt mönster. Dessutom påpekar forskarna att den föreslagna skriv-, läs- och raderingsprocessen till faktiskt fungerar vid rumstemperatur.
I en artikel i tidskriften Applied Physics Letters beskriver forskarna hur de med hjälp av två laserstrålar av olika våglängd kan förändra och styra proteinets struktur och därmed dess optiska egenskaper. De utgår från en muterad och förbättrad version av ett protein som fluorescerar i sitt normaltillstånd, vid rumstemperatur.
När sådana självlysande proteinmolekyler belyses med en laserstråle vid 476 nm exciteras de till ett kraftigt fluorescerande tillstånd. Om laserbelysningen fortsätter under några sekunder resulterar den i att molekylerna förlorar sin självlysande förmåga, de slocknar. Och när de har slocknat förblir de släckta under lång tid. Genom belysning med en laserstråle vid 350 nm kan dock proteinet fås att återgå till sitt normala självlysande tillstånd igen. De två tillstånden gör alltså att proteinmolekylerna kan utnyttjas för lagring och manipulering av en binär kod.
En möjlig implementering är enligt forskarna att som skrivfunktion utnyttja laserstrålning vid 350 nm, som alltså gör att proteinet övergår från släckt till självlysande tillstånd. Fluorescensstrålningen som följer på excitering av det normala självlysande tillståndet vid 476 nm skulle sedan kunna utnyttjas som en läsfunktion. Och släckningen av det fluorescerande normaltillståndet utgör då raderingsfunktionen, som åstadkoms med intensiv excitering vid 476 nm.
Eftersom det enligt forskarna är möjligt att på detta vis detektera strålning från enskilda proteinmolekyler, kan dessa utnyttjas som minnesceller. Och med tanke på att proteinmolekylerna är mindre än 10 upphöjt till minus tjugofem kvadratmeter stora, kan ett biominne uppbyggt av sådana celler göras i nanoskala. Forskarna har också demonstrerat hur sådana minneskretsar skulle kunna göras genom att proteinmolekylerna fås att organisera sig själva i ett förbestämt mönster. Dessutom påpekar forskarna att den föreslagna skriv-, läs- och raderingsprocessen till faktiskt fungerar vid rumstemperatur.
Gittan Cedervall
