Dipól-dipól csatolt fehérje alapú áramkörök vizsgálata saját fejlesztésű szimulációs szoftver segítségével
Az IT iparban az alkatrészek mérete egyre kisebb és kisebb, hogy minél nagyobb sűrűséggel lehessen őket integrálni a termékekbe. Moore törvénye szerint a tranzisztorok száma másfél évenként megkettőződik egy azonos nagyságú processzorban. E jelenség miatt a jövő tranzisztorai olyan kicsik lesznek, hogy gyártásuk nehézkes lesz különböző kvantum fizikai jelenségek figyelembe vétele nélkül.
Már most sok más módszert tesztelnek a kutatók mellyel a tranzisztort helyettesíteni lehetne. Az egyik ilyen módszer a molekuláris számítógép, melyben molekulák látják el a tranzisztorok feladatát. Egy lehetséges molekula erre a célra a Dronpa, mely egy mesterséges fehérje. Ez és más hasonló tulajdonságú fehérjék képesek rá kapcsolt elektromos tér által generált jelek továbbítására környező molekulákra dipól-dipól csatolás segítségével. Kedvező tulajdonságaik közé tartozik még, hogy az elektromos jelet képesek terahertz nagyságrendű frekvenciával továbbítani, valamint kisebb teljesítményfelvételűek és disszipációjúak mint a tranzisztor. E tulajdonságokat felhasználva megmutatjuk, milyen módon tudnák helyettesíteni a tranzisztort a fehérjék digitális áramkörökben, és hogyan valósíthatóak meg különböző logikai áramkörök molekulák segítségével.
A szemléletes és átlátható szimulálás érdekében megalkottunk egy programot, 3D-s grafikai felülettel, melybe integráltuk a fehérjék viselkedését leíró egyenleteteket. A program segítségével könnyen meg lehet adni molekuláris struktúrákat és elektromos tereket, és ezek viselkedését is lehet vizsgálni illetve szimulálni bizonyos egyszerűsítések mellett. Továbbá bemutatunk egy algoritmust mely segítségével a program magától képes egyszerűbb, logikai függvényeket megvalósító struktúrák megkeresésére a megadott bemeneti és kimeneti feltételeket figyelembe véve.
Az algoritmus és szimuláció segítségével bemutatunk pár egyszerűbb logikai kaput és logikai függvényt megvalósító molekuláris struktúrát. E struktúrák viselkedésének vizsgálatát oly módon végezzük el, hogy párhuzamokat állítunk fel a most is használt tranzisztoros és a molekuláris logika között, ez által szemléltetve miként lehetne használni a Dronpa, és más hasonló tulajdonságú fehérjét digitális logika megvalósítására.
szerzők
-
Bayer Edvárd Róbert
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc) -
Csáky Richárd Krisztián
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Rakos Balázs
docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék