Molekularna bramka logiczna

Część serii artykułów na temat
nanoelektroniki
Elektronika jednocząsteczkowa
Nanoelektronika ciała stałego
Powiązane podejścia
Portale
icon  Portal elektroniki

Molekularna . bramka logiczna to cząsteczka, która wykonuje operację logiczną w oparciu o jeden lub więcej fizycznych lub chemicznych danych wejściowych i pojedyncze wyjście Dziedzina rozwinęła się od prostych systemów logicznych opartych na pojedynczym chemicznym lub fizycznym wejściu do cząsteczek zdolnych do operacji kombinatorycznych i sekwencyjnych, takich jak operacje arytmetyczne (tj. molekulatory i algorytmy przechowywania pamięci). Molekularne bramki logiczne działają z sygnałami wejściowymi opartymi na procesach chemicznych oraz z sygnałami wyjściowymi opartymi na zjawiskach spektroskopowych .

Bramki logiczne są podstawowymi budulcami obwodów elektrycznych. Mogą być wykorzystywane do konstruowania cyfrowych architektur o różnym stopniu złożoności poprzez kaskadę kilku do kilku milionów bramek logicznych. Bramki logiczne są zasadniczo fizycznymi urządzeniami, które generują pojedyncze wyjście binarne po wykonaniu operacji logicznych opartych na funkcjach boolowskich na jednym lub kilku wejściach binarnych. Koncepcja molekularnych bramek logicznych, rozszerzająca zastosowanie bramek logicznych na cząsteczki, ma na celu przekształcenie układów chemicznych w jednostki obliczeniowe. W ciągu ostatnich trzech dekad dziedzina ewoluowała, aby zrealizować kilka praktycznych zastosowań, między innymi w elektronice molekularnej , bioczujnikach , obliczeniach DNA , nanorobotyce i obrazowaniu komórek .

Zasada działania

Tabela 1. Wybierz jednowejściowe bramki logiczne z tablicami prawdy.

W przypadku bramek logicznych z pojedynczym wejściem istnieją cztery możliwe wzorce wyjściowe. Gdy wejście ma wartość „0”, wyjście może mieć wartość „0” lub „1”. Gdy wejście ma wartość „1”, wyjście może ponownie wynosić „0” lub „1”. Cztery wyjściowe wzorce bitowe, które mogą się pojawić, odpowiadają określonemu typowi logiki: PASS 0, YES, NOT i PASS 1. PASS 0 zawsze daje na wyjściu „0”, niezależnie od wejścia. PASS 1 zawsze daje na wyjściu 1, niezależnie od wejścia. TAK wyświetla „1”, gdy na wejściu jest „1”, a NOT jest odwrotnością TAK – wysyła „0”, gdy na wejściu jest „1”. Tabela 1 konsoliduje tabele prawdy dla jednowejściowych bramek logicznych PASS 0, PASS 1, YES i NOT.

AND , OR , XOR , NAND , NOR , XNOR i INH to dwuwejściowe bramki logiczne. Bramki AND , OR i XOR są podstawowymi bramkami logicznymi, a NAND , NOR i XNOR bramki są komplementarne odpowiednio do bramek AND, OR i XOR. Bramka INHIBIT (INH) jest specjalną warunkową bramką logiczną zawierającą wejście zakazujące. Gdy nie ma wejścia zakazującego, wytworzone wyjście zależy wyłącznie od innego wejścia, jak wskazuje jego tabela prawdy w tabeli 2.

Tabela 2. Wybierz dwuwejściowe bramki logiczne z symbolami i tablicami prawdy.

Rysunek 1 przedstawia przykład dwuwejściowej molekularnej bramki logicznej z jonami metali jako wejściami (wejście „1”) i emisją fluorescencji jako wyjściem (wyjście „1”).

Rysunek 1. Struktura blokowa dwuwejściowej kombinacyjnej bramki logicznej molekularnej. Przyjęty z

Historia i rozwój

Jeden z najwcześniejszych pomysłów na wykorzystanie cząsteczek sprzężonych z π w obliczeniach molekularnych został zaproponowany przez Ari Avirama z IBM w 1988 r. Motywacją do tej pracy było opracowanie modeli teoretycznych dla cząsteczek o mieszanej wartościowości typu σ -π-σ i zbadać ich właściwości stereochemiczne pod kątem potencjalnych zastosowań w urządzeniach molekularnych. Jak pokazano na rysunku 2 , system składał się z dwóch systemów sprzężonych z π, 1 i 2, wykonanych z oligotiofenów połączonych wiązaniem spiro i połączonych ze złotymi elektrodami za pomocą tiolu wyrazy łączące. Układ π 1 nie przewodzi prądu w stanie neutralnym, podczas gdy układ 2 przewodzi elektryczność w rodnikowej formie kationowej. Skręcona struktura układu dzięki wiązaniom spiro utrudnia transport elektronów między dwoma układami π. Jednak dzięki elektrodom skierowanym w stronę wiązania silne pole elektryczne może ułatwić przenoszenie elektronów z układu 1 do układu 2, przy czym kation rodnikowy porusza się w przeciwnym kierunku.

Rysunek 2. Schemat proponowanego elektronicznego przełącznika molekularnego firmy Aviram.


Pierwsza praktyczna realizacja logiki molekularnej była dzięki uprzejmości de Silvy i współpracowników w ich przełomowej pracy, w której skonstruowali molekularną fotojonową bramkę AND z wyjściem fluorescencyjnym. Podczas gdy molekularna bramka logiczna YES, jak opisano wcześniej, może konwertować sygnały z ich postaci jonowej na fotoniczną (stąd termin „fotojonowy”), są to systemy pojedyncze wejście-pojedyncze-wyjście. Do budowy bardziej złożonych architektur logiki molekularnej potrzebne są bramki dwuwejściowe, a mianowicie bramki AND i OR. Niektóre wczesne prace poczyniły pewne postępy w tym kierunku, ale nie były w stanie stworzyć kompletnej tabeli prawdy, ponieważ ich formy jonowe (protonowane) nie mogły wiązać się z podłożem we wszystkich przypadkach. De Silva i spółka. skonstruował antracenu złożona z trzeciorzędowych jednostek aminowych i benzo-18-korona-6, przedstawiona na Figurze 3 , z których obie były znane z procesów fotoindukowanego przeniesienia elektronu (PET). W pokazanym układzie oba działały jako receptory, połączone z fluoroforem na bazie antracenu za pomocą alkilowych odstępników. PET jest wygaszany po koordynacji odpowiednio z protonami i jonami sodu dla dwóch receptorów i doprowadziłby jednostkę antracenu do fluorescencji . Tablica prawdy dla bramki AND została w pełni zrealizowana, ponieważ system wykazywałby fluorescencji tylko w obecności zarówno protonów, jak i jonów sodu w systemie.

Rysunek 3. Molekularna bramka AND.

Przykłady molekularnych bramek logicznych

TAK molekularna bramka logiczna

Przykład bramki logicznej YES, zawierającej eter benzo-koronowy połączony z cyjano-podstawioną jednostką antracenową, przedstawiono na Figurze 4 . Wyjście „1” (fluorescencja) uzyskuje się tylko wtedy, gdy w roztworze obecne są jony sodu (wejście „1”). Jony sodu są otoczone eterem koronowym, co powoduje wygaszanie procesu PET i powoduje fluorescencję jednostki antracenu.

Rysunek 4. Bramka logiki molekularnej TAK.

ORAZ molekularna bramka logiczna

Molekularna bramka logiczna przedstawiona na rysunku 5 pokazuje postęp od przełączników redoks-fluorescencyjnych do wielowejściowych bramek logicznych z przełącznikiem elektrochemicznym. Ta dwuwejściowa bramka logiczna AND zawiera trzeciorzędowy receptor protonowy aminowy i donor redoks tetratiafulwalenu. Grupy te przyłączone do antracenu mogą jednocześnie przetwarzać informacje o stężeniu kwasu i zdolności utleniającej roztworu.

Rysunek 5. Dwuwejściowy czujnik bramki logiki molekularnej AND dla protonów i elektronów.

OR molekularna bramka logiczna

De Silva i in. skonstruował molekularną bramkę logiczną OR przy użyciu receptora eteru aza-korony oraz jonów sodu i potasu jako danych wejściowych. Układ przedstawiono na rycinie 6. Każdy z dwóch jonów może związać się z eterem koronowym, powodując wygaszanie PET i włączenie fluorescencji. Ponieważ każdy z dwóch jonów (wejście „1”) mógł włączyć fluorescencję (wyjście „1”), system przypominał bramkę logiczną OR.

Rysunek 6. Dwuwejściowa molekularna bramka logiczna OR.

molekularna bramka logiczna INH

Bramka logiczna INHIBIT przedstawiona na rysunku 7 , jak dostarczyli Gunnlaugsson i in. zawiera jon Tb 3+ w kompleksie chelatowym . Ta dwuwejściowa bramka logiczna jest pierwszą tego rodzaju i wykazuje nieprzemienne zachowanie z wejściami chemicznymi i fosforyzującym . Zawsze, gdy obecny jest tlen ditlenowy (wejście „1”), układ jest wygaszany i nie obserwuje się fosforescencji (wyjście „0”). Drugie wejście, H + , musi być również obecne, aby obserwowane było wyjście „1”. Jest to zrozumiałe z dwuwejściowej tabeli prawdy INHIBIT zawartej w Tabeli 2.

Rysunek 7. Dwuwejściowa molekularna bramka logiczna INH.

Molekularna bramka logiczna NAND

Parker i Williams skonstruowali bramkę logiczną NAND opartą na włączeniu silnej emisji z kompleksu terbowego fenantrydyny . W systemie przedstawionym na rysunku 8 , gdy brak jest kwasu i tlenu (dwa wejścia) (wejście „0”), włączana jest fluorescencja z centrum terbu (wyjście „1”). Dlatego system działa jak molekularna bramka NAND.

Rysunek 8. Dwuwejściowa molekularna bramka logiczna NAND.

molekularna bramka logiczna NOR

Akkaya i współpracownicy zademonstrowali molekularną bramkę NOR przy użyciu systemu boradiazaindacenu, przedstawionego na Figurze 9 . Stwierdzono, że fluorescencja wysoko emisyjnego boradiazaindacenu (wejście „1”) jest wygaszona w obecności soli cynku [Zn(II)] lub kwasu trifluorooctowego (TFA). W ten sposób system mógłby realizować tablicę prawdy bramki logicznej NOR.

Rysunek 9. Dwuwejściowa molekularna bramka logiczna NOR.

Molekularne bramki logiczne XOR i XNOR

Przesunięcie ku czerwieni (zmiana na dłuższe długości fal) i przesunięcie ku czerwieni (przejście na krótsze długości fal)

De Silva i McClenaghan zaprojektowali urządzenie arytmetyczne typu proof-of-principle oparte na molekularnych bramkach logicznych. Jak przedstawiono na Figurze 10A , Związek A jest olefiną typu push-pull z górnym receptorem zawierającym cztery grupy anionowe kwasu karboksylowego (i nieujawnione przeciwkationy) zdolne do wiązania wapnia . Dolna część to chinoliny , która jest receptorem dla jonów wodorowych. Bramka logiczna działa w następujący sposób. wkładu chemicznego Ca2 + lub H + chromofor wykazuje maksimum absorbancja w spektroskopii UV/VIS przy 390 nm . Kiedy wprowadzany jest wapń, następuje przesunięcie hipsochromowe ( przesunięcie niebieskie) i zmniejsza się absorbancja przy 390 nm. Podobnie dodanie protonów powoduje przesunięcie batochromowe ( przesunięcie ku czerwieni), a gdy oba kationy znajdują się w wodzie, wynikiem netto jest absorpcja przy pierwotnej długości fali 390 nm. Ten system reprezentuje XNOR w absorpcji i bramkę logiczną XOR w transmitancji .

Rysunek 10A . Wielofunkcyjna dwuwejściowa molekularna bramka logiczna XNOR/XOR; B. System półsumatorowy z trzema wejściami oparty na bramkach AND.

W innym systemie bramek logicznych XOR chemia jest oparta na pseudorotaksanie przedstawionym na Figurze 11 . W roztworze organicznym uboga w elektrony diazapirenowa (pręt) i bogate w elektrony jednostki 2,3- dioksynaftalenowe eteru koronowego (pierścienia) samoorganizują się , tworząc kompleks przenoszenia ładunku . Dodana trzeciorzędowa amina, taka jak tributyloamina tworzy addukt 1:2 z diazapirenem i kompleks zostaje usunięty z nici. Procesowi temu towarzyszy wzrost intensywności emisji przy 343 nm, wynikający z uwolnienia eteru koronowego. Dodany kwas trifluorometanosulfonowy reaguje z aminą i proces ulega odwróceniu. Nadmiar kwasu blokuje eter koronowy przez protonowanie i ponownie kompleks jest usuwany z nici.

Rysunek 11. Bramka logiczna oparta na pseudorotaksanie.

Obwody molekularne pół-sumujące i pół-subtraktorowe

W związku B z fig. 10 B dolna część zawiera trzeciorzędową grupę aminową , również zdolną do wiązania się z protonami. W tym systemie fluorescencja zachodzi tylko wtedy, gdy dostępne są oba kationy. Obecność obu kationów utrudnia fotoindukowany transfer elektronów (PET) pozwalając związkowi B na fluorescencję. W przypadku braku obu jonów lub jednego z nich fluorescencja jest wygaszona przez PET, który obejmuje przeniesienie elektronu z atomu azotu lub atomów tlenu, lub z obu do grupy antracenylowej. Kiedy oba receptory są związane odpowiednio z jonami wapnia i protonami, oba kanały PET są odcięte. Ogólnym wynikiem dla Związku B jest logika AND, ponieważ wyjście „1” (fluorescencja) występuje tylko wtedy, gdy zarówno Ca 2+ , jak i H + są obecne w roztworze, to znaczy mają wartości „1”. Przy równoległym działaniu obu systemów i monitorowaniu transmitancji dla systemu A i fluorescencji dla systemu B, wynikiem jest półsumator zdolny do odtworzenia równania 1 + 1 = 2.

W modyfikacji systemu B nie dwa, ale trzy wejścia chemiczne są jednocześnie przetwarzane w bramce logicznej AND, jak pokazano na rysunku 12. Wzmocniony sygnał fluorescencji obserwuje się tylko w obecności nadmiaru protonów, jonów cynku i sodu poprzez interakcje z ich odpowiednia amina , fenylodiaminokarboksylan i eter koronowy receptory. Tryb przetwarzania działa podobnie jak omówiono powyżej – obserwuje się fluorescencję dzięki zapobieganiu konkurencyjnym fotoindukowanym reakcjom przeniesienia elektronu z receptorów do wzbudzonego fluoroforu antracenowego. Brak jednego, dwóch lub wszystkich trzech wejść jonowych skutkuje niską wydajnością fluorescencji. Każdy receptor jest selektywny dla swojego specyficznego jonu, ponieważ wzrost stężenia innych jonów nie daje wysokiej fluorescencji. Określony próg stężenia każdego wejścia musi zostać osiągnięty, aby uzyskać wyjście fluorescencyjne zgodnie z kombinatoryczną logiką AND.

Rysunek 12. Układ półsumatorowy z trzema wejściami oparty na bramkach AND.

Bardziej złożone obwody logiki molekularnej

Molekularna bramka logiczna może przetwarzać modulatory podobnie jak konfiguracja widziana w de Silva, ale włączenie różnych bramek logicznych do tej samej cząsteczki jest wyzwaniem. Taka funkcja jest nazywana logiką zintegrowaną i jest zilustrowana przez bramkę logiczną półsubtraktorową opartą na BODIPY , zilustrowaną przez Coskun, Akkaya i ich współpracowników (jak pokazano na rysunku 13 ). Podczas monitorowania przy dwóch różnych długościach fal, 565 i 660 nm, operacje bramek logicznych XOR i INHIBIT są realizowane przy odpowiednich długościach fal. Badania optyczne tego związku w THF ujawniają pik absorbancji przy 565 nm i pik emisji przy 660 nm. Dodatek kwasu powoduje przesunięcie hipsochromowe obu pików, ponieważ protonowanie aminy trzeciorzędowej skutkuje wewnętrznym przeniesieniem ładunku. Kolor obserwowanej emisji jest żółty. Po dodaniu mocnej zasady fenolowa grupa hydroksylowa zostaje zdeprotonowana, co powoduje fotoindukowany transfer elektronów, co z kolei czyni cząsteczkę nieemisyjną. Po dodaniu zarówno kwasu, jak i zasady, emisja cząsteczki jest obserwowana jako czerwona, ponieważ trzeciorzędowa amina nie byłaby protonowana, podczas gdy grupa hydroksylowa pozostałaby protonowana, co skutkowało brakiem zarówno PET, jak i wewnątrzcząsteczkowego przenoszenia ładunku (ICT) . Dzięki dużej różnicy w intensywności emisji ta pojedyncza cząsteczka jest w stanie wykonać operację arytmetyczną - odejmowanie - na poziomie nanoskali.

Rysunek 13. Zintegrowana bramka logiczna

Pełen system addycyjny oparty na fluoresceinie został również skonstruowany przez Shanzer i in. System jest w stanie obliczyć 1+1+1=3.

Potencjalne aplikacje

Przez lata użyteczność molekularnych bramek logicznych była badana w wielu dziedzinach, takich jak detekcja chemiczna i biologiczna, przemysł farmaceutyczny i spożywczy oraz pojawiające się dziedziny nanomateriałów i informatyki chemicznej .

Chemiczna detekcja jonów

fluoru (F - ) i octanu (CH 3 COO - ) należą do najważniejszych w kontekście zdrowia i samopoczucia człowieka. Ten pierwszy, choć szeroko stosowany w służbie zdrowia, jest znany ze swojej toksyczności i korozyjności. Te ostatnie mogą powodować zasadowicę i wpływać na szlaki metaboliczne powyżej pewnego stężenia. Stąd kluczowe znaczenie ma opracowanie metod wykrywania tych anionów w ośrodkach wodnych. Bhat i in . skonstruował bramkę INHIBIT z receptorami, które wiążą się selektywnie z F- i CH3 COO - aniony. System wykorzystywał zmiany absorbancji jako kolorymetryczne dane wyjściowe do wykrywania stężenia anionów.

Wen i współpracownicy zaprojektowali również molekularną bramkę logiczną INHIBIT z Fe 3+ i EDTA jako wejściami oraz wyjściem fluorescencyjnym do wykrywania jonów żelaza w roztworach. Fluorescencja układu zostaje wygaszona wtedy i tylko wtedy, gdy obecny jest wkład Fe 3+ i nie ma EDTA.

metali ciężkich stanowią trwałe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego ze względu na ich nieodłączną toksyczność i niską zdolność do rozkładu. Skonstruowano kilka systemów opartych na bramkach logicznych molekularnych do wykrywania jonów, takich jak Cd 2+ , Hg 2+ / Pb 2+ i Ag + . W swojej pracy Chen i współpracownicy wykazali, że systemy oparte na bramkach logicznych mogą być wykorzystywane do wykrywania Cd 2+ w próbkach ryżu, poszerzając w ten sposób zakres dziedziny również o wykrywanie bezpieczeństwa w materiałach spożywczych.

Zastosowania biologiczne

Skuteczność metod, takich jak chemioterapia w leczeniu raka, ma tendencję do stagnacji po pewnym początkowym czasie, gdy komórki przechodzą zmiany molekularne, które czynią je niewrażliwymi na działanie leków przeciwnowotworowych. Dlatego konieczne jest wczesne wykrycie obecności komórek nowotworowych. Ważny biomarker, mikroRNA (miRNA), ma kluczowe znaczenie w tym wykrywaniu poprzez jego wzorce ekspresji. Zhang i in. zademonstrowali w tym celu kaskadę bramek INHIBIT-OR, Yue i współpracownicy. użył bramki AND do skonstruowania systemu z dwoma wejściami miRNA i wyjściem fotoluminescencji kropki kwantowej, a Peng i in. skonstruowali również system podwójnego wejścia oparty na bramce AND do jednoczesnego wykrywania miRNA z komórek nowotworowych.

Akkaya i in. zilustrowali zastosowanie bramki logicznej w terapii fotodynamicznej w swojej pracy. Barwnik ciała przyłączony do eteru koronowego i dwóch grup pirydylowych oddzielonych odstępnikami (jak pokazano na rysunku 14 ) działa zgodnie z bramką logiczną AND. Cząsteczka działa jako czynnik fotodynamiczny po napromieniowaniu przy 660 nm w warunkach stosunkowo wysokich stężeń jonów sodu i protonów, przekształcając tlen trypletowy w cytotoksyczny tlen singletowy . Ten prototypowy przykład wykorzystałby wyższe poziomy sodu i niższe pH w tkance nowotworowej w porównaniu z poziomami w normalnych komórkach. Kiedy te dwa parametry komórkowe związane z rakiem są spełnione, obserwuje się zmianę w widmie absorbancji. Ta technika może być przydatna w leczeniu nowotworów złośliwych , ponieważ jest nieinwazyjna i specyficzna.

Rycina 14. Dwuwejściowa bramka logiczna AND z fotodynamicznymi aplikacjami terapeutycznymi.

Obliczenia DNA i obliczenia logiczne

Koncepcja obliczeń DNA powstała jako sposób na rozwiązanie problemów z gęstością pamięci ze względu na eksplodujące ilości informacji o danych. Teoretycznie gram jednoniciowego DNA jest w stanie przechowywać ponad 400 eksabajtów (rzędu 1020 bajtów ) danych przy gęstości dwóch bitów na nukleotyd . Leonardowi Adlemanowi przypisuje się założenie tej dziedziny w 1994 r. Ostatnio w modelach obliczeniowych DNA wykorzystano systemy molekularnych bramek logicznych.

Massey i współpracownicy skonstruowali fotoniczne obwody logiki molekularnej DNA przy użyciu kaskad molekularnych bramek logicznych AND, OR, NAND i NOR. Wykorzystali lantanowców jako markery fluorescencyjne, a ich luminescencję wykryto za pomocą urządzeń opartych na FRET na końcach nici DNA. Prace Campbella i in. w sprawie zademonstrowania systemów logicznych NOT, AND, OR i XNOR opartych na krzyżujących się kafelkach DNA, Bader i współpracownicy. o manipulowaniu strukturą kwadrupleksów DNA G w celu realizacji operacji logicznych TAK, AND i OR oraz Chatterjee i współpracownikami o konstruowaniu bramek logicznych przy użyciu reaktywnych spinek do włosów DNA na powierzchniach origami DNA to kilka przykładów, które wskazują na postęp w dziedzinie obliczeń DNA opartych na bramkach logicznych.

Nanorobotyka i zaawansowane maszyny

Nanoroboty mogą zmienić procesy dostarczania leków i obliczenia biologiczne . Llopis-Lorente i co. opracowali nanorobota, który może wykonywać operacje logiczne i przetwarzać informacje o glukozie i moczniku. Thubagere i współpracownicy zaprojektowali DNA zdolnego do sortowania ładunków chemicznych. System mógł działać bez dodatkowego zasilania, ponieważ robot był w stanie chodzić po origami DNA na swoich dwóch stopach. Miał również ramię do transportu ładunków.

Molekularna sekwencyjna logika jest zilustrowana przez Margulies i in. , gdzie demonstrują blokadę klawiatury molekularnej przypominającą możliwości przetwarzania elektronicznego urządzenia zabezpieczającego, które jest równoznaczne z włączeniem kilku połączonych równolegle bramek logicznych AND. Cząsteczka naśladuje elektroniczną klawiaturę bankomatu (ATM). Sygnały wyjściowe są zależne nie tylko od kombinacji wejść, ale także od prawidłowej kolejności wejść; tzn. należy wprowadzić poprawne hasło. Cząsteczka została zaprojektowana przy użyciu fluoroforów pirenowych i fluoresceinowych połączonych za pomocą a siderofor , który wiąże się z Fe(III) , a odczyn kwaśny roztworu zmienia właściwości fluorescencyjne fluoroforu fluoresceinowego.

Molekularne systemy bramek logicznych mogą teoretycznie przezwyciężyć problemy pojawiające się, gdy półprzewodniki zbliżają się do nanowymiarów . Molekularne bramki logiczne są bardziej wszechstronne niż ich krzemowe odpowiedniki, a zjawiska takie jak logika superpozycji są niedostępne dla elektroniki półprzewodnikowej. Suche bramki molekularne, takie jak ta zademonstrowana przez Avourisa i współpracowników, okazują się możliwymi substytutami urządzeń półprzewodnikowych ze względu na ich niewielkie rozmiary, podobną infrastrukturę i możliwości przetwarzania danych. Avouris ujawnił bramkę logiczną NOT złożoną z wiązki nanorurek węglowych . Nanorurki są różnie domieszkowane w sąsiednich regionach, tworząc dwa komplementarne tranzystory polowe , a wiązka działa jako bramka logiczna NOT tylko wtedy, gdy spełnione są zadowalające warunki.

Zobacz też

  1. ^ a b   Margulies, David; Melman, Galina; Shanzer, Abraham (2006-04-01). „Molecular Full-Adder and Full-Subtractor, dodatkowy krok w kierunku Moleculatora”. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 128 (14): 4865–4871. doi : 10.1021/ja058564w . ISSN 0002-7863 .
  2. ^   de Silva, Prasanna (2012-11-29). Obliczenia oparte na logice molekularnej . Królewskie Towarzystwo Chemii. doi : 10.1039/9781849733021 . ISBN 978-1-84973-148-5 .
  3. Bibliografia   _ Levine, RD (2001-01-16). „Molekularna bramka logiczna” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 98 (2): 410–414. doi : 10.1073/pnas.98.2.410 . ISSN 0027-8424 .
  4. ^ ab On , Xiaojun; Xie, Qi; Wentylator, Jinyi; Xu, Czuczu; Xu, Wei; Li, Yahui; Ding, Feng; Deng, Hui; Chen, Hong; Shen, Jianliang (2020). „Dwufunkcyjny chemosensor z odpowiedzią kolorymetryczną / ratiometryczną na jony Cu(II)/Zn(II) i jego zastosowania w bioobrazowaniu i molekularnych bramkach logicznych” . Barwniki i Pigmenty . 177 : 108255. doi : 10.1016/j.dyepig.2020.108255 .
  5. ^ a b   Aviram, Ari. (1988). „Cząsteczki pamięci, logiki i amplifikacji” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 110 (17): 5687–5692. doi : 10.1021/ja00225a017 . ISSN 0002-7863 .
  6. ^ ab .; de Silva, Prasanna A   Gunaratne, kwatera główna Nimal; McCoy, Colin P. (1993). „Molekularna fotojonowa bramka AND oparta na sygnalizacji fluorescencyjnej” . Natura . 364 (6432): 42–44. doi : 10.1038/364042a0 . ISSN 0028-0836 .
  7. Bibliografia   _ Akkaya, Engin U.; Czarnik, Anthony W. (1989). „Chelowanie wzmocnione wykrywanie fluorescencji jonów niemetali” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 111 (23): 8735–8737. doi : 10.1021/ja00205a034 . ISSN 0002-7863 .
  8. ^   Hosseini, Mir Wais; Czarniejszy, A. John; Lehn, Jean-Marie (1990). „Wielokrotne rozpoznawanie molekularne i kataliza. Wielofunkcyjny receptor anionów zawierający miejsce wiązania anionów, grupę interkalującą i miejsce katalityczne do wiązania nukleotydów i hydrolizy” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 112 (10): 3896–3904. doi : 10.1021/ja00166a025 . ISSN 0002-7863 .
  9. ^   de Silva, A. Prasanna; Rupasinghe, RAD Dayasiri (1985). „Nowa klasa fluorescencyjnych wskaźników pH opartych na fotoindukowanym przenoszeniu elektronów” . Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (23): 1669. doi : 10.1039/c39850001669 . ISSN 0022-4936 .
  10. ^   de Silva, A. Prasanna; Sandanayake, KRA Samankumara (1989). „Fluorescencyjne czujniki PET (fotoindukowane przenoszenie elektronów) dla jonów metali alkalicznych o ulepszonej selektywności wobec protonów i przewidywalnych stałych wiązania” . Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (16): 1183. doi : 10.1039/c39890001183 . ISSN 0022-4936 .
  11. ^   Magri, David C.; de Silva, A. Prasanna (2010). „Od PASS 1 do TAK do logiki AND: budowanie równoległego przetwarzania w molekularne bramki logiczne poprzez sekwencyjne dodawanie receptorów” . New Journal of Chemistry . 34 (3): 476. doi : 10.1039/b9nj00564a . ISSN 1144-0546 .
  12. ^   Magri, David C. (2009). „Fluorescencyjna bramka logiczna AND sterowana elektronami i protonami” . Nowy J.Chem . 33 (3): 457–461. doi : 10.1039/B820313J . ISSN 1144-0546 .
  13. Bibliografia   _ Mac Dónail, Dónall A.; Parker, David (2000). „Luminescencyjne molekularne bramki logiczne: funkcja hamowania z dwoma wejściami (INH)” . Komunikacja chemiczna (1): 93–94. doi : 10.1039/a908951i . ISSN 1359-7345 .
  14. Bibliografia _ „Wykorzystując czułość pH i pO2 luminescencyjnego makrocyklicznego kompleksu fenantrydylu terbu” . Komunikacja chemiczna (2): 245–246. doi : 10.1039/a707754h .
  15. ^   Turfan, zęza; Akkaya, Engin U. (2002-08-01). „Modulacja emisji boradiazaindacenu przez utleniający PET za pośrednictwem kationów” . Listy organiczne . 4 (17): 2857–2859. doi : 10.1021/ol026245t . ISSN 1523-7060 .
  16. ^ abc Prasanna de   Silva, A.; McClenaghan, Nathan D. (2000-04-01). „Dowód zasady arytmetyki w skali molekularnej” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 122 (16): 3965–3966. doi : 10.1021/ja994080m . ISSN 0002-7863 .
  17. Bibliografia   _ Balzani, Vincenzo; Langford, Steven J.; Stoddart, J. Fraser (1997-03-01). „Operacje logiczne na poziomie molekularnym. Bramka XOR oparta na maszynie molekularnej” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 119 (11): 2679–2681. doi : 10.1021/ja963572l . ISSN 0002-7863 .
  18. ^   Magri, David C.; Brązowy, Gareth J.; McClean, Gareth D.; de Silva, A. Prasanna (2006-04-01). „Komunikacyjna kongregacja chemiczna: bramka molekularna AND logiczna z trzema wejściami chemicznymi jako prototyp„ Lab-on-a-Molecule ”” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 128 (15): 4950–4951. doi : 10.1021/ja058295+ . ISSN 0002-7863 .
  19. Bibliografia   _ Deniz, Erhan; Akkaya, Engin U. (2005-10-18). „Skuteczne przełączanie PET i ICT emisji boradiazaindacenu: jednocząsteczkowy półsubtraktor molekularny w trybie emisji z rekonfigurowalnymi bramkami logicznymi” . Listy organiczne . 7 (23): 5187–5189. doi : 10.1021/ol052020h . ISSN 1523-7060 .
  20. ^   de Silva, A. Prasanna; Uchiyama, Seiichi (2007). „Logika molekularna i obliczenia” . Natura Nanotechnologia . 2 (7): 399–410. doi : 10.1038/nnano.2007.188 . ISSN 1748-3387 .
  21. ^   Andreasson, Joakim; Pischel, Uwe (2015). „Cząsteczki z poczuciem logiki: raport z postępów” . Recenzje Towarzystwa Chemicznego . 44 (5): 1053–1069. doi : 10.1039/C4CS00342J . ISSN 0306-0012 .
  22. ^   Erbas-Cakmak, Sundus; Kolemen, Safacan; Sedgwick, Adam C.; Gunnlaugsson, Thorfinnur; James, Tony D.; Yoon, Juyoung; Akkaya, Engin U. (2018). „Molekularne bramki logiczne: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość” . Recenzje Towarzystwa Chemicznego . 47 (7): 2228–2248. doi : 10.1039/C7CS00491E . ISSN 0306-0012 .
  23. ^   Andreasson, Joakim; Pischel, Uwe (2010). „Inteligentne cząsteczki w pracy - naśladujące zaawansowane operacje logiczne” . chemia soc. ks . 39 (1): 174–188. doi : 10.1039/B820280J . ISSN 0306-0012 .
  24. ^ ab Liu   , Lijun; Liu, pingowanie; Ga, Lu; Aj, czerwiec (2021-11-16). „Postępy w zastosowaniach molekularnych bramek logicznych” . ACS Omega . 6 (45): 30189–30204. doi : 10.1021/acsomega.1c02912 . ISSN 2470-1343 .
  25. ^   Bhat, Mahesh P.; Vinayak, Shraddha; Yu, Jingxian; Jung, Ho-Young; Kurkuri, Mahaveer (2020-11-13). „Receptory kolorymetryczne do wykrywania biologicznie ważnych anionów i ich zastosowanie w projektowaniu molekularnej bramki logicznej” . ChemiaWybierz . 5 (42): 13135–13143. doi : 10.1002/slct.202003147 . ISSN 2365-6549 .
  26. Bibliografia _ Yan, Li; Wentylator, Zhefeng (2021). „Wieloresponsywna sonda fluorescencyjna oparta na AIE do oznaczania Fe3+, całkowitego żelaza nieorganicznego i CN- w środowisku wodnym oraz jej zastosowanie w bramkach logicznych” . Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemia . 405 : 112969. doi : 10.1016/j.jphotochem.2020.112969 .
  27. ^ a b „Wszechstronna platforma wykrywająca do wykrywania Cd2 + w próbkach ryżu i jej zastosowania w obliczeniach bramek logicznych” . dx.doi.org . Źródło 2023-02-15 .
  28. Bibliografia _ Li, Xin; Xue, Tao; Zheng, Jia; Su, Qi (2019). „Wykrywanie przez SERS rtęci (II) / ołowiu (II): nowa klasa bramek logicznych DNA” . Talanta . 195 : 497–505. doi : 10.1016/j.talanta.2018.11.089 .
  29. Bibliografia   _ Zhang, Yingying; Dong, Yafei (29.09.2018). „Wielofunkcyjna sonda molekularna do wykrywania Hg2 + i Ag + na podstawie niedopasowania zasad za pośrednictwem jonów” . Czujniki . 18 (10): 3280. doi : 10.3390/s18103280 . ISSN 1424-8220 .
  30. ^   „Jak komórki nowotworowe uczą się opierać chemioterapii” . Natura . 579 (7799): 323–323. 2020-03-13. doi : 10.1038/d41586-020-00722-0 . ISSN 0028-0836 .
  31. Bibliografia   _ Chen, Mi; Mamo, Nan (22.07.2020). „Podwójny system uwalniania leku wyzwalany przez mikroRNA do skojarzonej chemioterapii i terapii genowej z obsługą logiczną” . Zastosowane materiały i interfejsy ACS . 12 (29): 32493–32502. doi : 10.1021/acsami.0c09494 . ISSN 1944-8244 .
  32. ^   Zhang, Siqi; Cheng, Jiaxi; Shi, Wei; Li, Kai-Bin; Han, De-Man; Xu, Jing-Juan (21.04.2020). „Wytwarzanie biomimetycznej nanokanałowej platformy logicznej i jej zastosowań w inteligentnym wykrywaniu miRNA związanych z rakiem wątroby” . Chemia analityczna . 92 (8): 5952–5959. doi : 10.1021/acs.analchem.0c00147 . ISSN 0003-2700 .
  33. Bibliografia   _ Li, Zhi; Wang, Ganglin; Li, Junying; Mamo, Nan (2019-01-25). „Logiczne wykrywanie mikroRNA w żywych komórkach za pomocą zaprogramowanej przez DNA sieci nanocząstek z wysokim wzmocnieniem sygnału” . Czujniki ACS . 4 (1): 250–256. doi : 10.1021/acssensors.8b01422 . ISSN 2379-3694 .
  34. Bibliografia _ Zhou, Wenjiao; Yuan, Ruo; Xiang, Yun (2018). „Obwody logiki molekularnej z dwoma wejściami do czułego i jednoczesnego wykrywania wielu mikroRNA z komórek nowotworowych” . Czujniki i elementy wykonawcze B: Chemiczne . 264 : 202–207. doi : 10.1016/j.snb.2018.02.043 .
  35. ^   Ozlem, Suriye; Akkaya, Engin U. (2009-01-14). „Myślenie poza silikonowym pudełkiem: molekularna ORAZ logika jako dodatkowa warstwa selektywności w wytwarzaniu tlenu singletowego w terapii fotodynamicznej” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 131 (1): 48–49. doi : 10.1021/ja808389t . ISSN 0002-7863 .
  36. ^   Kościół, George M.; Gao, Yuan; Kosuri, Śriram (2012-09-28). „Cyfrowe przechowywanie informacji nowej generacji w DNA” . nauka . 337 (6102): 1628-1628. doi : 10.1126/science.1226355 . ISSN 0036-8075 .
  37. ^   Adleman, Leonard M. (11.11.1994). „Obliczenia molekularne rozwiązań problemów kombinatorycznych” . nauka . 266 (5187): 1021–1024. doi : 10.1126/science.7973651 . ISSN 0036-8075 .
  38. Bibliografia   _ Tanaka, Kazuo; Saito, Isao (2004-08-01). „Bramki logiczne DNA” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 126 (30): 9458–9463. doi : 10.1021/ja047628k . ISSN 0002-7863 .
  39. ^   Massey, Melissa; Medintz, Igor L.; Ankona, Mario G.; Algar, W. Russ (2017-08-08). „Bramkowane czasowo FRET i fotoniczne molekularne bramki logiczne oparte na DNA: AND, OR, NAND i NOR” . Czujniki ACS . 2 (8): 1205–1214. doi : 10.1021/acssensors.7b00355 . ISSN 2379-3694 .
  40. ^   Campbell, Eleonora A.; Petersona, Evana; Kołpaszczikow, Dmitrij M. (24.03.2017). „Samomontujące się molekularne bramki logiczne oparte na krzyżujących się płytkach DNA” . ChemPhysChem . 18 (13): 1730–1734. doi : 10.1002/cphc.201700109 . ISSN 1439-4235 .
  41. Bibliografia   _ Cockroft, Scott L. (2018-03-07). „Jednoczesna logika DNA G-Quadruplex” . Chemia - Dziennik Europejski . 24 (19): 4820–4824. doi : 10.1002/chem.201800756 . ISSN 0947-6539 .
  42. ^   Chatterjee, Gourab; Dalchau, Neil; Maskat, Richard A.; Phillips, Andrew; Seelig, Georg (2017-07-24). „Zlokalizowana przestrzennie architektura do szybkiego i modułowego przetwarzania DNA” . Natura Nanotechnologia . 12 (9): 920–927. doi : 10.1038/nnano.2017.127 . ISSN 1748-3387 .
  43. ^   Tregubow, Andriej A.; Nikitin, Piotr I.; Nikitin, Maxim P. (2018-10-24). „Zaawansowane inteligentne nanomateriały ze zintegrowanym bramkowaniem logicznym i biokomputerami: Dawn of Theranostic Nanorobots” . Recenzje chemiczne . 118 (20): 10294–10348. doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00198 . ISSN 0009-2665 .
  44. ^   Llopis-Lorente, Antoni; de Luis, Beatriz; García-Fernández, Alba; Jimenez-Falcao, Sandra; Orzaez, Mar; Sancenón, Félix; Villalonga, Reynaldo; Martínez-Máñez, Ramón (2018-08-08). „Hybrydowe mezoporowate nanonośniki działają poprzez przetwarzanie zadań logicznych: w kierunku projektowania nanobotów zdolnych do odczytywania informacji ze środowiska” . Zastosowane materiały i interfejsy ACS . 10 (31): 26494–26500. doi : 10.1021/acsami.8b05920 . ISSN 1944-8244 .
  45. ^   Thubagere, Anupama J.; Li, Wei; Johnson, Robert F.; Chen, Zibo; Doroudi, Shayan; Lee, Yae Lim; Izatt, Gregory; Wittman, Sarah; Srinivas, Niranjan; Lasy, Damian; Winfree, Erik; Qian, Lulu (2017-09-15). „Robot DNA sortujący ładunki” . nauka . 357 (6356): ean6558. doi : 10.1126/science.aan6558 . ISSN 0036-8075 .
  46. ^   Margulies, Dawid; Felder, Clifford E.; Melman, Galina; Shanzer, Abraham (2007-01-01). „Molekularna blokada klawiatury: urządzenie fotochemiczne zdolne do autoryzacji wpisów hasła” . Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 129 (2): 347–354. doi : 10.1021/ja065317z . ISSN 0002-7863 .
  47. Bibliografia   _ Martel, R.; Appenzeller, J.; Avouris, Ph. (2001-09-01). „Między- i wewnątrzcząsteczkowe bramki logiczne nanorurek węglowych” . Nano litery . 1 (9): 453–456. doi : 10.1021/nl015606f . ISSN 1530-6984 .

Linki zewnętrzne

  • W dniach 8-11 lipca 2012 r. na Uniwersytecie Koreańskim w Seulu w Korei odbyła się 3rd International Conference on Molecular Sensors & Molecular Logic Gates (MSMLG). [1]
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Molecular_logic_gate&oldid=1140947538 ”