Схема устройства (его размер составляет 4 х 4 мм). Биокомпозит с наночастицами металла (оранжевый слой) расположен меж двух сеток электродов и переключает своё состояние под действием излучения и тока (иллюстрация Yu-Chueh Hung et al./Applied Physics Letters)
Опытный образец прибора показал, что пригоден для однократной записи информации и надёжного хранения её в течение неопределённо долгого времени с неограниченным числом считываний.
Исследователи из центра функциональных наноструктур технологического института Карлсруэ и Тайваньского университета Цинь Хуа (National Tsing Hua University) использовали ДНК лосося, чтобы создать материал, обладающий электрической бистабильностью – возможностью существовать в двух различных по проводимости состояниях при одинаковом напряжении. Это свойство позволило кодировать цифровую информацию.
Хотя в живых системах ДНК сама по себе и есть носитель информации, в данном случае эта молекула интересовала изобретателей как биополимер со специфическими химическими и физическими свойствами, то есть как строительные леса. (Тут стоить вспомнить лампочку на основе ДНК лосося, где использовался подобный приём.)
На базе ДНК учёные из Германии и Тайваня изготовили тонкую полимерную плёнку, содержащую серебро. Этот биополимерный композит зажали между двух электродов.
Полученное таким способом устройство продемонстрировало резкое повышение проводимости (проходящий ток вырастал в сотни раз) при превышении порога напряжения в 2,6 вольта.
Причём процесс шёл под ультрафиолетовым излучением. В результате его действия рассеянные атомы серебра в плёнке собирались в наноразмерные кластеры (в чём им помогали молекулы ДНК, с которыми и взаимодействовали ионы этого металла).
Важно, что переход свойств был однократным. После первого переключения ячейки в открытое состояние она оставалась открытой уже вне зависимости от уровня и даже полярности приложенного напряжения. Исследователи не заметили существенного изменения в проводимости образца за 30 часов слежения.
Учёные полагают, что придуманный ими ДНК-нанокомпозит способен послужить в роли необычной (и сравнительно недорогой) системы долговременного хранения массивов данных, а ещё – пригодится в плазмонных устройствах.
(Подробности опыта раскрывает статья в Applied Physics Letters.)