Молекулярный тумблер

   За последняя время арсенал нанотехнологий пополнился, по крайней мере, двумя открытиями американских ученых, способными приблизить эпоху сверхкомпактных вычислительных устройств.

   Виола Вогель (Viola Vogel), директор Центра нанотехнологий при Университете Вашингтона (www.washington.edu), установила, что под механическим воздействием полимер фибронектин способен переключаться между двумя устойчивыми состояниями. Фибронектин содержится в клетках живых организмов и относится к группе гликопротеинов, играющих роль арматуры в клеточных оболочках. Открытие, которое сделала Виола Вогель, имеет ценность не только для будущего нанотехнологий, но и для понимания принципов регуляции в биологических системах. Свойство молекул фибронектина означает наличие не только химических, но и, возможно, механических контуров управления в живых организмах. Интересно, что открытием исследовательница обязана не натурным экспериментам, а компьютерной модели. Однако окончательное подтверждение гипотезы стало возможно только после прямого эксперимента с использованием электронного микроскопа.

   Еще одно открытие сделали Джозеф Перри (Joseph Perry) и Сэф Мардер (Seth Marder) из Университета Аризоны (www.arizona.edu). Они сконструировали полимер, способный менять состояние под воздействием двух фотонов, c последующим восстановлением. Ценность данного свойства состоит в том, что значительно повышается отношение сигнал/шум по сравнению с молекулами, "откликающимися" на один фотон. Кроме того, процесс поглощения двух фотонов обладает высокой степенью локализации - изменение структуры молекулы происходит в фокусе лазера размером с длину его волны.

   Сама идея впервые была высказана еще в начале 30-х годов, однако только недавно такой полимер удалось синтезировать. Его способность действительно поглощать сразу два фотона была доказана с помощью наглядного эксперимента. Новое вещество облучалось низкоэнергетическим оранжевым лазером, что вызывало свечение в синем диапазоне (с высокой энергией).

   Использование двух- и трехмерных решеток из таких молекул позволит создавать запоминающие оптические наноустройства, запись в которых будет осуществлять маломощный лазер. Прототип такой матрицы уже создан. И хотя его емкость невелика (около 1000 бит на квадратный сантиметр), тем не менее оба ученых считают это большим успехом. Помимо этого, способность молекул образовывать при поглощении двух фотонов полимерные структуры может быть использована и при создании других наноструктур.