1965. године, суоснивач Интела Гордон Мооре, предвидио је рачунање које је важило до данас. Моореов закон, као што је било познато, предвиђао је да ће се број транзистора којима бисмо успјели стрпати у круг - а самим тим и ефикасна брзина обраде наших рачунара - приближно удвостручио сваке двије године. Невероватно је да је ово правило тачно скоро 50 година, али већина стручњака предвиђа да ће се тај раст успорити до краја деценије.
Међутим, једног дана, радикални нови приступ креирању силиконских полуводича могао би омогућити наставак ове брзине - и чак је могао убрзати. Као што је детаљно објављено у студији објављеној у овомјесечном зборнику Националне академије наука, тим истраживача са Калифорнијског универзитета у Санта Барбари и других места искористио је процес еволуције како би произвео ензиме који стварају нове структуре полуводича.
„То је попут природне селекције, али овде је то вештачка селекција“, рекао је у интервјуу Даниел Морсе, професор емеритус са УЦСБ и коаутор студије. Након узимања ензима који се налазе у морским спужвама и мутирања у различите облике, "изабрали смо један од милион мутираних ДНК који је способан да направи полуводич."
У ранијој студији, Морсе и други чланови истраживачког тима открили су силикатин - природни ензим који морске спужве користе да би изградили своје скелете од силицијума. Минерал, као што се догађа, служи и као саставни део полупроводничких рачунарских чипова. "Тада смо поставили питање - да ли можемо генетски да инжењеримо структуру ензима како бисмо омогућили производњу других минерала и полуводича који иначе не производе живи организми?", Рекао је Морсе.
Да би то омогућили, истраживачи су изолирали и направили многе копије дела ДНК сунђера који кодира силикатин, а затим намерно увели милионе различитих мутација у ДНК. Случајно, неки од њих би вероватно довели до мутантних облика силикатина који би произвели различите полуводиче, а не силицијум - процес који огледа у природну селекцију, мада у много краћем временском размеру, и усмерен људским избором, уместо преживљавањем најквалитетнијих. .
Оригинални ензим је преузет из морских сунђера, који га користе за прављење њихових скелета од силицијума. (Фотографија преко Викимедиа Цоммонс / Ханнес Гробе) Да би се утврдило који ће мутирани облици силикатинске ДНК довести до жељених полуводича, ДНК је потребно изразити молекуларном машином ћелије. "Проблем је био у томе што су, силицијум, релативно безопасни за живе ћелије, неки полуводичи које желимо да произведу били токсични", рекао је Морсе. „Дакле, нисмо могли да користимо живе ћелије - морали смо да користимо синтетички сурогат за ћелије.“ Као вештачка замена за ћелије, тим је користио ситне мехуриће воде формиране око пластичних куглица. За сваки од милиона зрнца био је причвршћен другачији облик морске спужве, а у воду су биле укључене хемикалије потребне да се ДНК изрази као ензим.
Затим су пластичне „ћелије“ зрна стављене у уље, које је деловало као вештачка ћелијска мембрана. Куглице су затим стављене у раствор који је укључивао хемикалије (силицијум и титан) потребне за мутантне ензиме да би започели изградњу полуводичких минерала на спољној страни перлица.
Након што су омогућили неко време да ензими обављају посао стварања минерала, куглице су пропуштене кроз ласерску зраку, поред сензора који се аутоматски детектовао када је прошао било који од жељених полуводича (силицијум-диоксид или титан-диоксид). Након тога, успешна зрнца - она која су имала ове полуводиче нагомилана на њиховим спољашњим деловима - била су отворена да би се изоловала мутирајућа ДНК и могао се потврдити њен ефекат.
Тренутно се у производњи рачунарских чипова користе различити облици силицијум-диоксида, док се титан-диоксид користи у производњи соларних ћелија. Прво је производња супстанци попут биолошких ензима и усмерене еволуције.
Иако то сигурно не значи да су истраживачи имали ћелије које испумпавају рачунарске чипове, то указује на нову методу стварања полуводича. Полупроводници које су у експерименту направили мутирани ензими, рекао је Морсе, „никада нису били произведени у природи, и никад их раније нису производили ензими, али тренутно се користе у индустрији за све врсте комуникација и обраду информација. „Неколико година низ пут, нови и специјализовани облици полуводича произведених овом методом могли би чак да играју улогу у обезбеђивању предвиђања Гордона Моора.
