Пузырьковый компьютер

 


Ученые обнаружили, что простые пузырьки могут заставить жидкость определенным образом протекать через систему микротрубок. Недавно исследователи продемонстрировали, что пузырьки могут действовать как логические биты, посылая поток по тому или другому пути. Сейчас они сообщают о создании нового типа памяти, которая работает по простой пузырьковой логике. В перспективе просматривается возможность использования микрофлуидных систем для определения болезней и изобретения новых лекарств.

Микрофлуидные системы разработаны, чтобы смешивать друг с другом клетки, протеины и другие молекулы, что потенциально позволяет ученым быстро определять в жидкости следы бактерий и вирусов. «Обычно гидравлические элементы используются для того, чтобы перекачивать жидкости из одного места в другое, – говорит Ману Пракаш, аспирант-физик Массачусетского технологического института. – Мы разработали тонкие микрофлуидные микросхемы, которые отличаются малыми размерами, но все элементы, которые контролируют протекание жидкости внутри чипа, находятся за его пределами». Это необходимо для того, чтобы не производить чрезмерного усложнения малой структуры. Однако это не ухудшает его достоинств. «Все, что необходимо для работы такой микросхемы, это только источник питания», – говорит Пракаш.

Пракаш и его научный руководитель Нейл Гершенфельд вводили пузырьки в специальный образом организованную конструкцию трубок. Присутствие пузырька в трубке обозначает бит или 1, а его отсутствие – 0. В некоторых конфигурациях трубок наличие пузырька в одной трубке изменяло направление потока, направляя его в другую сторону. Примерно также работают логические вентили в уже ставших привычными компьютерах. В других конфигурациях два пузырька, движущиеся навстречу друг другу, объединялись вместе или пузырек оставался на одной стороне резервуара, пока его не начинал смещать другой подходящий пузырек. «С помощью пузырьков можно не только контролировать поток жидкости. Пузыри из одной жидкости могут переносить образы биологического материала через вторую жидкость», – говорит Пракаш.

Как пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Science, с помощью пузырькового метода можно выполнять практически все основные операции, которые делает компьютер. На ежегодной конференции Американского физического общества Пракаш представил несколько новых разработок, включая простую систему памяти, способную хранить до сотни пузырьков. Он говорит, что такой инструмент может быть полезен для химиков-фармацевтов, которым для создания новых лекарств необходимо различным образом смешивать всевозможные химические вещества. Это еще одна возможная область применения новой технологии.


Источник: В мире науки