Nanotekniikka lupaa paljon, mutta laitteiden rakentaminen metrin miljardisosan mittakaavassa on vaikeaa. Avain massatuotantoon voi olla molekyylien itsejärjestyvyys. Maailman tunnetuin itsejärjestyvä molekyyli on dna. Siitä tulee elektroniikan rakennuspalikka.


miljardisosan mittakaavassa on vaikeaa. Avain massatuotantoon
voi olla molekyylien itsejärjestyvyys. Maailman tunnetuin itsejärjestyvä
molekyyli on dna. Siitä tulee elektroniikan rakennuspalikka.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä 9/2006

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Pienuus merkitsee elektroniikassa suurta suorituskykyä. Tietokoneet ja kännykät ovat kehittyneet vuosi vuodelta nopeammiksi ja monipuolisemmiksi, koska osista on onnistuttu tekemään aina vain pienempiä.  Kehityksen vähemmän tunnettu varjopuoli on, että komponenttien kutistuessa niiden valmistamiseen tarvitaan yhä tarkempaan jälkeen pystyviä tuotantolaitteita, jotka aina ovat myös kalliimpia kuin entiset. Lisäksi nykyiset äärimmilleen viritetyt valmistusmenetelmät kuluttavat huomattavasti luonnonvaroja, erityisesti energiaa.

Nanometrin mittakaava on nykyisille massatuotannon menetelmille erittäin vaikea, jopa mahdoton.

Molekyylielektroniikassa tavoitteena onkin kokonaan uudenlainen valmistustapa, joka on niin hinnaltaan kuin energiankulutukseltaan ratkaisevasti edullisempi kuin nykyiset menetelmät. Avain siihen on molekyylien itsejärjestyvyys.

Luonnosta löytyy monia itsejärjestyviä molekyylejä, ja niitä voidaan valmistaa myös keinotekoisesti. Tunnetuin ja merkittävin itsejärjestyvä molekyyli löytyy meidän jokaisen sisältä. Se on dna, tuo geneettisen tiedon välittäjä, jolla on ilmiömäinen kyky vastinparinsa tunnistamiseen. Yksittäinen dna-juoste pariutuu sellaisen juosteen kanssa, joka sisältää oikean emäsjakson. Tätä evoluution optimoimaa mekanismia ihminen yrittää nyt hyödyntää tekniikassa.




Molekyylielektroniikka mahdollistaa muun muassa uudenlaiset muistit ja hoidot.

Koko elämä kännykkään. Molekyyleistä voidaan rakentaa niin pieniä massamuisteja, että kännykkään mahtuisi vaikka koko elämän pituudelta videokuvaa.
Lisäksi nykyinen kaksitilainen binaarilogiikka voitaisiin korvata dna-muistilla, joka pohjautuisi nelitilaisiin emäsbitteihin. Sen kapasiteetti olisi ylivoimainen nykymuisteihin verrattuna. Kun nykyisenlaisella kaksitilaisella 8 bitin muistipaikalla voi kuvata 256 erilaista merkkiä, nelitilaiseen niitä mahtuisi 65 536.

Lääkäri sisällesi. Elektroniikka yhdistetään osaksi elollista oliota. Elimistöön voitaisiin liittää sen tilaa seuraavia antureita, jotka tarvittaessa vapauttavat juuri haluttuun kudokseen hakeutuvia nanokorjaajia - tai ainakin ilmoittavat, kun on tarve mennä lääkäriin.

Koneet kasvamaan puissa. Nanokoneen rakennusohjeet koodataan osaksi eliön kromosomeja. Näin saataisiin nanokoneiden massatuotanto automatisoitua osaksi eläintä tai kasvia. Koneet voisivat siis todella kasvaa puissa!

Dna pariutuu tarkasti









Molekyyli hakeutuu asemiin









Kuutio 20 vuotta sitten

Nadrian SeemanJunghuei Chen



Bernard Yurke

Sapluunalla jo transistori





Paul Rothemund



Nyt tavoitellaan johtimia















Kalastetaan käyttöön sähköllä










Sampo Tuukkanen on tutkija, joka väittelee molekyylielektroniikasta tässä kuussa.
Jussi Toppari on yliassistentti ja molekyylielektroniikan tutkija.
Päivi Törmä on fysiikan professori.
Kaikki työskentelevät Jyväskylän yliopistossa, ja he ovat julkaisseet tutkimuk¬siaan alan kansainvälisissä lehdissä, mm. Nano Lettersissä.



 

Sisältö jatkuu mainoksen alla