A eletrônica moderna está se aproximando do limite de suas capacidades, que é determinado pelas leis fundamentais da física. Portanto, o uso de materiais clássicos, por exemplo, o silício, não é mais capaz de atender aos requisitos de eficiência energética dos aparelhos. Atualmente, é necessário começar a buscar novos materiais, novos princípios de funcionamento dos dispositivos eletrônicos. Para resolver esse problema, pesquisadores da Universidade Politécnica Peter the Great St.Petersburg (SPbPU) estão desenvolvendo filmes finos, os elementos para a eletrônica biomolecular.
Os cientistas acreditam que macromoléculas biológicas, como ácidos nucléicos, proteínas e aminoácidos, podem se tornar um material promissor para a eletrônica moderna. Estes apresentam várias propriedades únicas, por exemplo, a capacidade de auto-organização, razão pela qual as moléculas podem ser montadas em certas estruturas, por exemplo, filmes biomoleculares.
“Nosso grupo científico está investigando várias propriedades dos filmes finos baseados na proteína albumina. No decorrer dos experimentos, diluímos a proteína em várias concentrações e usamos o método de desidratação isotérmica (evaporação da água a uma determinada temperatura e pressão) para formar os filmes biomoleculares. Dependendo da composição das amostras iniciais e dos parâmetros de secagem, obtemos diferentes estruturas dentro dos filmes”, observa Maxim Baranov, assistente da Escola Superior de Física Aplicada e Tecnologias Espaciais SPbPU.
Usando um microscópio óptico, os cientistas fixaram as estruturas dentro das proteínas secas da albumina e também desenvolveram um software em Python, que pode isolar e analisar imagens de filmes biomoleculares com a ajuda do aparato matemático especial. A modelagem molecular para a solução deste problema é realizada nas instalações do Centro de Supercomputadores “Politécnico”. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Symmetry do primeiro quartil da MDPI.
Maxim Baranov acrescenta, “Os circuitos integrados de semicondutores, que atualmente são usados em dispositivos eletrônicos, têm uma configuração estacionária. Por sua vez, o funcionamento das proteínas é baseado na dinâmica, ou seja, um sistema biológico pode se transformar no processo de interação com outros objetos. , as moléculas podem repetir perfeitamente a estrutura necessária, por exemplo, como em circuitos integrados. No entanto, esperamos um número menor de defeitos nos filmes finos biomoleculares. Não podemos dizer que a plataforma biomolecular irá substituir completamente os dispositivos semicondutores clássicos. estamos falando sobre sua simbiose. Nosso grupo científico acredita que filmes finos serão introduzidos não no mercado de massa de eletrônicos, mas em aplicações individuais.”
De acordo com os cientistas, vários tipos de proteínas podem ser usados para pesquisas futuras, incluindo proteínas vegetais. Talvez no futuro, isso simplifique a criação de filmes finos biomoleculares. Atualmente, é necessário criar um determinado conjunto de parâmetros matemáticos para uma descrição mais precisa dos filmes finos e de suas propriedades. Um grande número de experimentos será realizado antes de um protótipo do elemento ser criado, que pode ser implementado no futuro dispositivo.
Publicado em 03/03/2021 19h55
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