الـ DNA والموصلات فائقة التوصيل
استخدم العلماء في كلية الطب بجامعة فيرجينيا والمتعاونون معهم الحمض النووي للتغلب على عقبة شبه مستعصية أمام هندسة المواد التي من شأنها إحداث ثورة
• الـ DNA والموصلات فائقة التوصيل
استخدم العلماء في كلية الطب بجامعة فيرجينيا والمتعاونون معهم الحمض النووي للتغلب على عقبة شبه مستعصية أمام هندسة المواد التي من شأنها إحداث ثورة في الإلكترونيات. يمكن أن تكون إحدى النتائج المحتملة لمثل هذه المواد المهندسة هي الموصلات الفائقة التي لا تتمتع بمقاومة كهربائية (المقاومة=صفر) مما يسمح للإلكترونات بالتدفق دون عوائق، هذا يعني أنها لا تفقد الطاقة ولا تولد الحرارة على عكس الوسائل الحالية لنقل الكهرباء. يمكن أن يؤدي تطوير موصل فائق يمكن استخدامه على نطاق واسع في درجة حرارة الغرفة بدلاً من درجات الحرارة العالية أو المنخفضة للغاية كما هو ممكن الآن، قد يساعد الموصل الفائق في صنع حاسوب فائق السرعة وتقليص حجم الأجهزة الإلكترونية والسماح للقطارات عالية السرعة بالعمل وخفض استخدام الطاقة.
تم اقتراح أحد هذه الموصلات الفائقة لأول مرة منذ أكثر من 50 عامًا من قبل الفيزيائي في جامعة ستانفورد (ويليام أ. ليتل - William A. Little) التي أمضى العلماء عقودًا في محاولة إنجاحها، ولكن حتى بعد التحقق من جدوى فكرته فقد كانت هناك تحديات بدت من المستحيل التغلب عليها.
«إدوارد إتش إيجلمان - Edward H. Egelman» حاصل على دكتوراه من قسم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة الجزيئية في جامعة فرجينيا، كان رائدًا في مجال الفحص المجهري الإلكتروني (cryo-EM) واستخدم هو وليتيسيا بلتران - Leticia Beltran طالبة الدراسات العليا في مختبره تقنية ال cryo-EM لهذا المشروع الذي يبدو مستحيلاً. وقال: «إنه يوضح أن تقنية cryo-EM لديها إمكانات كبيرة في أبحاث المواد».
تتمثل إحدى الطرق الممكنة لتحقيق فكرة ليتل عن الموصل الفائق في تعديل شبكات الأنابيب النانوية الكربونية وهي أسطوانات مجوفة من الكربون بالغة الصغر بحيث يجب قياسها بالنانومتر، ولكن كان هناك تحدٍ كبير: التحكم في التفاعلات الكيميائية على طول الأنابيب النانوية بحيث يمكن تجميع الشبكة بدقة حسب الحاجة وتعمل على النحو المنشود.
وجد إيجلمان ومعاونيه إجابة في الشفرة الأساسية للحياة، أخذوا الحمض النووي وهو المادة الجينية التي تخبر الخلايا الحية بكيفية عملها واستخدموها لتوجيه تفاعل كيميائي من شأنه التغلب على الحاجز الكبير أمام الموصل الفائق. باختصار، لقد استخدموا الكيمياء لتنفيذ هندسة إنشائية دقيقة بناء على مستوى الجزيئات الفردية. وكانت النتيجة عبارة عن شبكة من الأنابيب النانوية الكربونية تم تجميعها حسب الحاجة للموصل الفائق في درجة حرارة الغرفة.
وقال إيجلمان: «يوضح هذا العمل أن التعديل المطلوب للأنابيب النانوية الكربونية يمكن تحقيقه من خلال الاستفادة من التحكم في تسلسل الحمض النووي على مواقع التفاعل المتجاورة». يقول الباحثون أن الشبكة التي قاموا ببنائها لم يتم اختبارها من أجل الموصلية الفائقة في الوقت الحالي لكنها تثبت المبدأ العلمي ولديها إمكانات كبيرة في اللمستقبل. يقول إيجلمان وزملاؤه إن نهجهم في استخدام الحمض النووي لبناء الشبكة يمكن أن يكون له مجموعة متنوعة من التطبيقات البحثية المفيدة، خاصة في الفيزياء. لكنها تؤكد أيضًا على إمكانية بناء موصل فائق في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يؤدي عمل العلماء جنبًا إلى جنب مع الاكتشافات الأخرى في الموصلات الفائقة في السنوات الأخيرة في النهاية إلى تغيير مسار التكنولوجيا. قال إيجلمان: «بينما نفكر غالبًا في علم الأحياء باستخدام أدوات وتقنيات من الفيزياء يُظهر عملنا أن الأساليب التي يتم تطويرها في علم الأحياء يمكن في الواقع تطبيقها على مشاكل في الفيزياء والهندسة. هذا هو الشيء المثير حول العلم وهو عدم القدرة على التنبؤ إلى أين سيقودنا عملنا».
طالب بكلية الزراعة جامعة القاهرة، أحد المؤسسين المساعدين في Geneuron
