Në ADN, shkencëtarët gjejnë zgjidhje për ndërtimin e superpërçuesit që mund të transformojë teknologjinë

Shkencëtarët në Shkollën e Mjekësisë të Universitetit të Virxhinias dhe bashkëpunëtorët e tyre kanë përdorur ADN-në për të kapërcyer një pengesë pothuajse të pakapërcyeshme për të inxhinieruar materiale që do të revolucionarizonin elektronikën.

Një rezultat i mundshëm i materialeve të tilla të inxhinieruara mund të jenë superpërçuesit, të cilët kanë rezistencë elektrike zero, duke lejuar që elektronet të rrjedhin të papenguar. Kjo do të thotë se ata nuk humbasin energji dhe nuk krijojnë nxehtësi, ndryshe nga mjetet aktuale të transmetimit elektrik. Zhvillimi i një superpërcjellësi që mund të përdoret gjerësisht në temperaturën e dhomës – në vend të temperaturave jashtëzakonisht të larta ose të ulëta, siç është e mundur tani – mund të çojë në kompjuterë tepër të shpejtë, të zvogëlojë madhësinë e pajisjeve elektronike, të lejojë trenat me shpejtësi të lartë të notojnë në të. magnetet dhe shkurtojnë përdorimin e energjisë, ndër përfitimet e tjera.

Një superpërçues i tillë u propozua për herë të parë më shumë se 50 vjet më parë nga fizikani i Stanfordit, William A. Little. Shkencëtarët kanë shpenzuar dekada duke u përpjekur ta bëjnë atë të funksionojë, por edhe pas vërtetimit të realizueshmërisë së idesë së tij, ata mbetën me një sfidë që dukej e pamundur për t’u kapërcyer. Deri tani.

Edward H. Egelman, Ph.D., i Departamentit të Biokimisë dhe Gjenetikës Molekulare të UVA, ka qenë lider në fushën e mikroskopisë krio-elektronike (cryo-EM), dhe ai dhe Leticia Beltran, një studente e diplomuar në laboratorin e tij, përdori imazhe Cryo-EM për këtë projekt në dukje të pamundur. “Kjo tregon,” tha ai, “se teknika cryo-EM ka potencial të madh në kërkimin e materialeve.”

Një mënyrë e mundshme për të realizuar idenë e Little për një superpërçues është modifikimi i grilave të nanotubave të karbonit, cilindrave të zbrazët të karbonit aq të vegjël sa duhet të maten në nanometra – të miliardat e një metri. Por kishte një sfidë të madhe: kontrolli i reaksioneve kimike përgjatë nanotubave në mënyrë që rrjeta të mund të montohej aq saktë sa të ishte e nevojshme dhe të funksiononte siç ishte menduar.

Egelman dhe bashkëpunëtorët e tij gjetën një përgjigje në blloqet e ndërtimit të jetës. Ata morën ADN-në, materialin gjenetik që u tregon qelizave të gjalla se si të veprojnë, dhe e përdorën atë për të drejtuar një reaksion kimik që do të kapërcejë pengesën e madhe ndaj superpërçuesit të Little. Me pak fjalë, ata përdorën kiminë për të kryer inxhinieri strukturore jashtëzakonisht të saktë – ndërtim në nivelin e molekulave individuale. Rezultati ishte një rrjetë nanotubash karboni të montuar sipas nevojës për superpërçuesin e temperaturës së dhomës së Little.

“Kjo punë tregon se modifikimi i porositur i nanotubit të karbonit mund të arrihet duke përfituar nga kontrolli i sekuencës së ADN-së mbi hapësirën midis vendeve të reagimit ngjitur,” tha Egelman.

Rrjeta që ata ndërtuan nuk është testuar për superpërçueshmëri, tani për tani, por ajo ofron prova të parimit dhe ka potencial të madh për të ardhmen, thonë studiuesit. “Ndërsa cryo-EM është shfaqur si teknika kryesore në biologji për përcaktimin e strukturave atomike të asambleve të proteinave, ajo ka pasur shumë më pak ndikim deri më tani në shkencën e materialeve,” tha Egelman, puna e mëparshme e të cilit çoi në induksionin e tij në Akademinë Kombëtare të Shkenca, një nga nderimet më të larta që mund të marrë një shkencëtar.

Egelman dhe kolegët e tij thonë se qasja e tyre e udhëhequr nga ADN-ja për ndërtimin e rrjetave mund të ketë një shumëllojshmëri të gjerë aplikimesh të dobishme kërkimore, veçanërisht në fizikë. Por vërteton gjithashtu mundësinë e ndërtimit të superpërçuesit të temperaturës së dhomës së Little. Puna e shkencëtarëve, e kombinuar me zbulime të tjera në superpërçuesit në vitet e fundit, përfundimisht mund të transformojë teknologjinë siç e njohim ne dhe të çojë në një të ardhme shumë më të “Star Trek”.

“Ndërsa ne shpesh mendojmë për biologjinë duke përdorur mjete dhe teknika nga fizika, puna jonë tregon se qasjet që po zhvillohen në biologji mund të zbatohen në të vërtetë për problemet në fizikë dhe inxhinieri,” tha Egelman. “Kjo është ajo që është kaq emocionuese për shkencën: të pamundësisë për të parashikuar se ku do të çojë puna jonë.”