Информация может быть закодирована во всевозможные шаблоны, будь то короткие и длинные сигналы для кода Морзе, выпуклости для шрифта Брайля или единицы и нули для компьютеров.
Теперь исследователи продемонстрировали доказательство концепции кодирования информации в искусственные молекулы, которые могут позволить программировать материалы или новые типы компьютеров.
Ключевым ингредиентом являются материалы, называемые металлоорганическими каркасами (MOF). Эти сетчатые структуры состоят из кластеров ионов металлов, связанных с органическими лигандами, и их часто используют в качестве экспериментальных «губок» для удаления загрязняющих веществ из воздуха и воды.
Для нового исследования ученые из Калифорнийского университета в Беркли и Рурского университета Бохума (RUB) решили сделать их программируемыми.
Большинство MOF изготавливаются из одного металла за раз, но здесь идея состоит в том, чтобы расположить разные ионы металлов в определенных образцах и комбинациях, чтобы закодировать информацию, которая потенциально может быть считана специально разработанным устройством. Это тот же основной принцип, что и у компьютеров, считывающих и записывающих информацию в единицах и нулях.
В этом случае ученые использовала особую версию материала под названием MOF-74, которая состоит из оксидных стержней, соединенных в сотовую решетку.
Исследователи использовали ионы металлов кобальта, кадмия, свинца и марганца в качестве «битов» данных и считывали информацию обратно с помощью метода визуализации, называемого атомно-зондовой томографией (APT). И исследователи успешно показали, что методика в принципе работает.
При дальнейшей настройке этот метод можно использовать для создания ряда программируемых молекул и материалов, которые последовательно выполняют несколько действий.
Например, MOF может вводить лекарства в организм с разной скоростью и разрушать их, когда они больше не нужны. Они также смогут когда-нибудь улавливать углекислый газ из воздуха, а затем превращать его в полезные химические вещества.
Исследование опубликовано в журнале Science.