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科学家成功将数据编码到人工分子材料中

发布时间:2020-08-10 20:49:40
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  信息可以被编码成各种模式,无论是莫尔斯电码的长短蜂鸣声、盲文的凸起,还是计算机的 1 和0。现在,研究人员已经展示了将信息编码到人造分子中的概念证明,这可以实现全新的可编程材料或新型计算机。关键成分是被称为金属-有机框架(MOFs)的材料,这些类似网状的结构由与有机配体相连的金属离子簇组成,它们经常被用作实验性的 "海绵",用于清除空气和水中的污染物。

  在新的研究中,加州大学伯克利分校和鲁尔大学波鸿分校(RUB)的研究人员着手使它们可编程。大多数 MOFs 一次只用一种金属制成,而新的想法是将不同的金属离子以特定的模式和组合排列以编码信息,这些信息有可能被专门设计的设备读写,这也是计算机以 1 和 0 为单位读写信息的基本原理。

  在这种情况下,该团队使用了一种名为 MOF-74 的特殊材料,这种材料以氧化棒排列,连接成蜂窝状晶格。研究人员用钴、镉、铅和锰等金属离子作为数据的 "比特",并使用一种名为原子探针断层扫描(APT)的成像技术将信息读取回来。

  团队成功地表明,这项技术在原理上是可行的。经过进一步的调整,这种方法可以用来制造一系列可编程的分子和材料,依次执行多种动作。例如,该团队表示,MOF 可以以不同的速度将药物引入体内,并在不再需要时将其分解。有朝一日,它们还可以从空气中捕获二氧化碳,然后将其转化为有用的化学物质。

  这项研究发表在《科学》杂志上。

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