圣彼得堡彼得大帝理工大学的专家们为未来电子设备进行元件开发

03-03-2021 106

现代电子产品正在接近其能力的极限,这是由物理学的基本定律决定的。 因此,使用经典材料,如硅,不再能够满足设备的能量效率的需求,并且有必要开始寻找新的材料,电子设备功能的新原理。 为了解决这个问题,圣彼得堡彼得大帝理工大学的专家们正在开发薄膜 — 生物分子电子元件。

科研人员们认为,生物大分子可以成为现代电子学有前途的材料

科研人员们认为,生物大分子 — 核酸,蛋白质和氨基酸可以成为现代电子学有希望的材料。 它们具有许多独特的特性,例如自组织的能力,与之相关的分子可以自己组装成某些结构,例如生物分子膜。

《我们的研究小组正在研究基于白蛋白的薄膜的各种特性。 在实验过程当中,我们以各种浓度稀释蛋白质,并通过等温脱水的方法 — 在一定的温度和压力下蒸发水,我们从中形成生物分子膜。 根据初始样品的组成和干燥参数,我们可以在薄膜内部获得不同的结构》,— 圣彼得堡彼得大帝理工大学应用物理和空间技术高等学院的助教Maxim BARANOV介绍道。

科学家们使用光学显微镜记录了干燥的白蛋白内部的结构,并且还用Python开发了软件,由于采用了特殊的数学装置,可以分离和分析生物膜的图像。 用于解决这个问题的分子建模在理工超级计算机中心的设施中进行。 该研究的结果发表在MDPI的第一个四分位对称性杂志上。

圣彼得堡彼得大帝理工大学的专家们为未来电子设备进行元件开发

Maxim BARANOV补充介绍:《现在在电子设备中使用的半导体集成电路具有不变的固定配置。 反过来,蛋白质的功能是基于动力学的,也就是说,生物系统可以在与其他物体相互作用时发生转化。 因此,分子能够完美地重复所需的结构,就像在集成电路中一样。 但是,生物分子薄膜中的缺陷要少得多。 我们并不是说生物分子平台可以完全替代经典的半导体器件。反之,我们正在谈论它们的共生关系。 我们的科研小组认为,使用薄膜的前景不在于将其大量引入电子领域,而在于其单一应用》。 

为了进一步研究,可以使用各种类型的蛋白质,包括植物蛋白质。 或许在未来,这将简化生物分子薄膜的创建。 现在,有必要创建一组数学参数,以更准确地描述薄膜及其特性。 事实证明,需要进行大量的实验和科学研究,然后才能创建可以内置到未来设备中的元件原型。