Ученые научились кодировать информацию в виде структуры особых искусственных молекул

Любую информацию можно закодировать массой различных способов, точками и тире азбуки Морзе, выпуклыми элементами шрифта Брайля, последовательностью оснований молекул ДНК, единицами и нулями двоичной системы, используемой компьютерами, и т.п. Недавно ученые продемонстрировали еще один способ кодирования информации в виде структуры искусственных молекул, а дальнейшее развитие этого способа может стать основой для создания «программируемой материи», новых типов компьютеров и хранилищ информации.

Ключевым компонентом нового способа являются материалы, относящиеся к классу металлически-органических структур (metal-organic frameworks, MOF). Структура этих материалов очень похожа на сеть, состоящую из групп ионов металлов, связанных лигандами, органическими основаниями, используемыми в органических чистящих соединениях, предназначенных для удаления загрязнителей из воздуха и воды.

В своих новых исследованиях ученые из Калифорнийского университета в Беркли и университета Ruhr-Universitat Bochum (RUB) сделали успешную попытку превращения MOF-материалов в программируемые материалы. В большинстве известных MOF-материалов присутствуют ионы металлов только одного типа, а в предложенном учеными новом методе используются ионы различных металлов, последовательность чередования которых в структуре молекулы является, как раз, носителем информации. И эта информация может быть считана позже при помощи специального считывающего устройства.

Ученые в своей работе использовали конкретный материал, имеющий название MOF-74, который имеет сотовидную структуру. Для кодирования информации использовались ионы кобальта, кадмия, свинца и марганца, а для считывания этой информации использовалась томографическая APT-технология (atom probe tomography). И в результате всего этого ученым удалось продемонстрировать полную работоспособность разработанных ими принципов.

Как уже упоминалось выше, дальнейшее развитие данного метода может использоваться для создания материалов, имеющих программируемее поведение и свойства, материалов, способных выполнять ряд действий в заранее установленной последовательности. В качестве примера таких действий ученые указывают на возможность синтеза и ввода определенных доз лекарственного препарата в организм человека, захвата углекислого газа из воздуха, его превращение в другие, более полезные, химические соединения, и многое другое.