stringtranslate.com

Молекулярный логический вентиль

Молекулярный логический вентиль — это молекула , которая выполняет логическую операцию на основе по крайней мере одного физического или химического входа и одного выхода. Область продвинулась от простых логических систем, основанных на одном химическом или физическом входе, до молекул, способных выполнять комбинаторные и последовательные операции, такие как арифметические операции (т. е. молекулярные логические вентили и алгоритмы хранения данных). [1] Молекулярные логические вентили работают с входными сигналами, основанными на химических процессах , и с выходными сигналами, основанными на спектроскопических явлениях.

Логические вентили являются фундаментальными строительными блоками электрических цепей . Они могут использоваться для построения цифровых архитектур с различной степенью сложности с помощью каскада от нескольких до нескольких миллионов логических вентилей и по сути являются физическими устройствами, которые производят единичный двоичный выход после выполнения логических операций на основе булевых функций на одном или нескольких двоичных входах. Концепция молекулярных логических вентилей, расширяющая применимость логических вентилей к молекулам, направлена ​​на преобразование химических систем в вычислительные единицы. [2] [3] Область развилась для реализации нескольких практических приложений в таких областях, как молекулярная электроника , биосенсорика , ДНК-вычисления , наноробототехника и визуализация клеток .  

Принцип работы

Выберите логические вентили с одним входом и таблицами истинности

Для логических вентилей с одним входом существует четыре возможных выходных шаблона. Когда вход равен 0, выход может быть либо 0, либо 1. Когда вход равен 1, выход снова может быть 0 или 1. Четыре выходных битовых шаблона соответствуют определенному логическому типу: PASS 0, YES, NOT и PASS 1. PASS 0 и PASS 1 всегда выводят 0 и 1 соответственно, независимо от входа. YES выводит 1, когда вход равен 1, а NOT является инверсией YES — он выводит 0, когда вход равен 1. [ необходима цитата ]

AND , OR , XOR , NAND , NOR , XNOR и INH — это двухвходовые логические вентили. Вентили AND , OR и XOR являются фундаментальными логическими вентилями, а вентили NAND , NOR и XNOR являются дополнительными к вентилям AND, OR и XOR соответственно. Вентиль INH (INH) — это специальный условный логический вентиль, который включает запрещающий вход. Когда запрещающий вход отсутствует, производимый выход зависит исключительно от другого входа. [ необходима цитата ]

Выберите логические вентили с двумя входами с символами и таблицами истинности
Блочная структура двухвходового комбинационного молекулярного логического вентиля с ионами металлов в качестве входов (вход «1») и флуоресцентным излучением в качестве выхода (выход «1») [4]

История и развитие

Одна из самых ранних идей использования π-сопряженных молекул в молекулярных вычислениях была предложена Ари Авирамом из IBM в 1988 году. [5]

Схема предлагаемого молекулярного электронного переключателя Авирама

Первая практическая реализация молекулярной логики была осуществлена ​​де Сильвой и др . в их основополагающей работе, в которой они сконструировали молекулярный фотоионный вентиль И с флуоресцентным выходом. [6] Хотя молекулярный логический вентиль ДА может преобразовывать сигналы из их ионной в фотонную форму, они являются системами с одним входом и одним выходом. Для построения более сложных архитектур молекулярной логики необходимы вентили с двумя входами, а именно вентили И и ИЛИ. Некоторые ранние работы достигли определенного прогресса в этом направлении, но они не смогли реализовать полную таблицу истинности, поскольку их протонированные ионные формы не могли связываться с субстратом в каждом случае. [7] [8] Де Сильва и др. сконструировали вентиль И на основе антрацена , состоящий из третичного амина и бензо-18-краун-6 единиц, оба из которых, как известно, демонстрируют процессы фотоиндуцированного переноса электронов (ПЭТ). Две молекулы действовали как рецепторы, которые были связаны с флуорофором на основе антрацена алкильными спейсерами . ПЭТ гасится при координации с протонами [9] и ионами натрия [10] соответственно для двух рецепторов и может вызвать флуоресценцию антраценовой единицы .

Молекулярный вентиль И

Примеры молекулярных логических вентилей

ДА молекулярный логический вентиль

Пример логического вентиля YES включает бензо-краун-эфир, соединенный с цианозамещенным антраценовым блоком. Выход 1 (флуоресценция) получается только тогда, когда в растворе присутствуют ионы натрия (что указывает на вход 1). Ионы натрия инкапсулируются краун-эфиром , что приводит к тушению процесса ПЭТ и вызывает флуоресценцию антраценового блока. [11]

Молекулярный логический вентиль ДА

И молекулярный логический вентиль

Этот молекулярный логический вентиль иллюстрирует прогресс от редокс-флуоресцентных переключателей к многовходовым логическим вентилям с электрохимическим переключателем, обнаруживающим присутствие кислот. Этот двухвходовой логический вентиль И включает в себя третичный аминный протонный рецептор и тетратиафульваленовый редокс-донор. Эти группы, будучи присоединенными к антрацену, могут одновременно обрабатывать информацию, касающуюся концентрации кислоты и окислительной способности раствора. [12]

Молекулярный логический датчик с двумя входами И для протонов и электронов

Молекулярный логический вентиль ИЛИ

Де Сильва и др. сконструировали молекулярный логический вентиль OR, используя рецептор аза-краун-эфира и ионы натрия и калия в качестве входов. Любой из двух ионов мог связываться с краун-эфиром, вызывая гашение ПЭТ и включение флуоресценции. Поскольку любой из двух ионов (вход «1») мог вызывать флуоресценцию (выход «1»), система напоминала логический вентиль OR. [6]

Молекулярный логический вентиль ИЛИ с двумя входами

Молекулярный логический вентиль INH

Логический вентиль INH включает ион Tb 3+ в хелатном комплексе. Этот двухвходовой логический вентиль демонстрирует некоммутативное поведение с химическими входами и фосфоресцентным выходом. Всякий раз, когда присутствует дикислород (вход «1»), система гасится и фосфоресценция не наблюдается (выход «0»). Второй вход, H + , также должен присутствовать для того, чтобы наблюдался выход «1». [13]

Молекулярный логический вентиль INH с двумя входами

Молекулярный логический вентиль NAND

Паркер и Уильямс сконструировали логический вентиль NAND на основе сильного излучения тербиевого комплекса фенантридина . Когда кислота и кислород (два входа) отсутствуют (вход «0»), центр тербия флуоресцирует (выход «1»). [14]

Молекулярный логический вентиль NAND с двумя входами

Молекулярный логический вентиль NOR

Аккая и его коллеги продемонстрировали молекулярный NOR-воротный элемент с использованием системы борадиазаиндацена. Было обнаружено, что флуоресценция высокоэмиссионного борадиазаиндацена (вход «1») гасится в присутствии либо соли цинка [Zn(II)], либо трифторуксусной кислоты (TFA). [15]

Молекулярный логический вентиль NOR с двумя входами

Молекулярные логические вентили XOR и XNOR

Красное смещение (сдвиг в сторону более длинных волн) и синее смещение (сдвиг в сторону более коротких волн)

Де Сильва и МакКленаган разработали арифметическое устройство для проверки принципа действия на основе молекулярных логических вентилей. Соединение A представляет собой двухтактный олефин с верхним рецептором, содержащим четыре группы анионов карбоновой кислоты (и нераскрытые противокатионы), способные связываться с кальцием . Нижняя часть представляет собой молекулу хинолина , которая является рецептором для ионов водорода. Логический вентиль работает следующим образом: без какого-либо химического ввода Ca2 + или H + хромофор показывает максимальное поглощение в УФ/видимой спектроскопии при 390 нм . При введении кальция происходит гипсохромный сдвиг ( синий сдвиг ), а поглощение при 390 нм уменьшается; аналогично, добавление протонов вызывает батохромный сдвиг ( красный сдвиг ). Когда оба катиона находятся в воде, конечным результатом является поглощение на исходной длине волны 390 нм. Эта система представляет собой логический вентиль XNOR в поглощении и логический вентиль XOR в пропускании . [16]

В другой системе логических вентилей XOR химия основана на псевдоротаксане . В органическом растворе электронодефицитная соль диазапирения (стержень) и электронобогащенные 2,3-диоксинафталиновые единицы краун -эфира (кольцо) самоорганизуются путем образования комплекса переноса заряда . Добавленный третичный амин , такой как трибутиламин, образует аддукт 1:2 с диазапиреном, и комплекс расщепляется. Этот процесс сопровождается увеличением интенсивности излучения при 343 нм в результате освобождения краун-эфира. Добавленная трифторметансульфоновая кислота реагирует с амином, и процесс возвращается в исходное состояние. Избыточная кислота блокирует краун-эфир путем протонирования , и комплекс снова расщепляется. [17]

Логический вентиль на основе псевдоротаксана

Молекулярные схемы с полусумматором и полувычитателем

A. Многофункциональный двухвходовой молекулярный логический вентиль XNOR/XOR; B. Трехвходовая полусуммирующая система на основе вентилей И.

В соединении B нижняя часть содержит третичную аминогруппу , которая способна связываться с протонами. В этой системе флуоресценция возникает только при наличии обоих катионов. Присутствие обоих катионов препятствует ПЭТ, позволяя соединению B флуоресцировать. При отсутствии любого из ионов флуоресценция гасится ПЭТ, что включает перенос электронов либо от атома азота, либо от атомов кислорода, либо от обоих к антраценильной группе. Когда оба рецептора связаны с ионами кальция и протонами соответственно, оба канала ПЭТ отключаются. Общий результат соединения B представляет собой логику И, поскольку выход «1» (флуоресценция) возникает только тогда, когда в растворе присутствуют и Ca 2+, и H + , то есть имеют значения как «1». При параллельной работе обеих систем и мониторинге пропускания для системы A и флуоресценции для системы B результатом является полусумматор, способный воспроизводить уравнение 1 + 1 = 2. [16]

В модификации системы B три химических входа одновременно обрабатываются в логическом вентиле И. Усиленный сигнал флуоресценции наблюдается только в присутствии избыточных протонов, ионов цинка и натрия через взаимодействия с их соответствующими амино, фенилдиаминокарбоксилатными и краун-эфирными рецепторами. Режим обработки работает аналогично тому, как обсуждалось выше — флуоресценция наблюдается из-за предотвращения конкурирующих реакций ПЭТ от рецепторов к возбужденному антраценовому флуорофору. Отсутствие какого-либо ионного входа приводит к низкому выходу флуоресценции. Каждый рецептор избирателен для своего конкретного иона, поскольку увеличение концентрации других ионов не дает высокой флуоресценции. Для достижения флуоресцентного выхода в соответствии с комбинаторной логикой И должен быть достигнут определенный порог концентрации каждого входа. [18]

Трехвходовая полусуммирующая система на основе вентилей И

Более сложные молекулярные логические схемы

Молекулярный логический вентиль может обрабатывать модуляторы, во многом похожие на установку, показанную в доказательстве принципа де Сильвы [16], но включение различных логических вентилей в одну и ту же молекулу является сложной задачей. Такая функция называется интегрированной логикой и иллюстрируется логическим вентилем на основе BODIPY , полувычитающим логическим вентилем, проиллюстрированным Коскуном, Аккайей и их коллегами. При мониторинге на двух разных длинах волн, 565 и 660 нм, операции логических вентилей XOR и INH реализуются на соответствующих длинах волн. Оптические исследования этого соединения в тетрагидрофуране показывают пик поглощения при 565 нм и пик испускания при 660 нм. Добавление кислоты приводит к гипсохромному сдвигу обоих пиков, поскольку протонирование третичного амина приводит к внутреннему переносу заряда. Цвет наблюдаемого испускания — желтый. При добавлении сильного основания фенольная гидроксильная группа депротонируется, вызывая ПЭТ, который делает молекулу неэмиссионной. При добавлении кислоты и основания наблюдается, что молекула испускает красное излучение, поскольку третичный амин не будет протонирован, в то время как гидроксильная группа останется протонированной, что приведет к отсутствию как ПЭТ, так и внутримолекулярного переноса заряда (ВЗ). Из-за большой разницы в интенсивности излучения эта одиночная молекула способна осуществлять вычитание на наноуровне. [19]

Интегрированный логический вентиль

Полная система сумматора на основе флуоресцеина была также построена Шанцером и др. Система способна вычислять 1+1+1=3. [1]

Потенциальные приложения

На протяжении многих лет молекулярные логические вентили исследовались в широком спектре областей, таких как химическое и биологическое обнаружение, фармацевтическая и пищевая промышленность, а также новые области наноматериалов и химических вычислений . [20] [21] [22] [23] [24]

Химическое обнаружение ионов

Фторидные (F - ) и ацетатные (CH 3 COO - ) анионы являются одними из самых важных в контексте здоровья и благополучия человека. Первый, широко используемый в здравоохранении, известен своей токсичностью и коррозионностью. Последний может вызывать алкалоз и влиять на метаболические пути за пределами определенной концентрации. Следовательно, крайне важно разработать методы обнаружения этих анионов в водной среде. Бхат и др . сконструировали INH-ворота с рецепторами, которые селективно связываются с анионами F ‑ и CH 3 COO - . Система использовала изменения поглощения в качестве колориметрического выхода для обнаружения концентрации анионов. [25]  

Вэнь и его коллеги разработали молекулярный логический вентиль INH с Fe 3+ и EDTA в качестве входов и флуоресцентным выходом для обнаружения ионов железа в растворах. Флуоресценция системы гасится только в том случае, если присутствует вход Fe 3+ и отсутствует EDTA. [26]

Ионы тяжелых металлов представляют постоянную угрозу для здоровья человека из-за их присущей токсичности и низкой разлагаемости. Было создано несколько систем на основе молекулярных логических вентилей для обнаружения таких ионов, как Cd 2+ , [27] Hg 2+ / Pb 2+ , [28] и Ag + . [29] В своей работе Чен и др . продемонстрировали, что системы на основе логических вентилей могут использоваться для обнаружения ионов Cd 2+ в образцах риса. [27]

Биологическое применение

Эффективность таких методов, как химиотерапия для лечения рака, имеет тенденцию к плато через некоторое время, поскольку клетки подвергаются молекулярным изменениям, которые делают их нечувствительными к воздействию противораковых препаратов, [30] делая раннее обнаружение раковых клеток важным. Биомаркер, микроРНК (миРНК), имеет решающее значение в этом обнаружении через его паттерны экспрессии. [31] Чжан и др. продемонстрировали каскад вентилей INH-OR для этой цели, [32] Юэ и др . использовали вентиль AND для построения системы с двумя входами miRNA и выходом фотолюминесценции квантовой точки , [33] а Пэн и др. также построили двухвходовую систему на основе вентиля AND для одновременного обнаружения miRNA из опухолевых клеток. [34]

Аккая и др. проиллюстрировали применение логического вентиля для фотодинамической терапии в своей работе. Краситель BODIPY, прикрепленный к краун-эфиру и двум пиридильным группам, разделенным спейсерами, работает в соответствии с логическим вентилем И. Молекула работает как фотодинамический агент при облучении на длине волны 660 нм в условиях относительно высоких концентраций ионов натрия и протона, преобразуя триплетный кислород в цитотоксический синглетный кислород . Этот прототипический пример использует более высокие уровни натрия и более низкий pH в опухолевой ткани по сравнению с уровнями в нормальных клетках. Когда эти два связанных с раком клеточных параметра удовлетворяются, наблюдается изменение в спектре поглощения. [35]

Логический вентиль «И» с двумя входами и применением в фотодинамической терапии.

ДНК-вычисления и логические вычисления

Концепция ДНК-вычислений возникла в результате решения проблем плотности хранения из-за увеличения объемов информации о данных. Теоретически, грамм одноцепочечной ДНК способен хранить более 400 экзабайт данных с плотностью два бита на нуклеотид . [36] Леонарду Адлеману приписывают создание этой области в 1994 году. [37] В последнее время молекулярные логические вентильные системы используются в моделях ДНК-вычислений. [38]

Massey et al . сконструировали фотонные молекулярные логические схемы ДНК, используя каскады молекулярных логических вентилей AND, OR, NAND и NOR. [39] Они использовали комплексы лантаноидов в качестве флуоресцентных маркеров, и их люминесцентные выходы были обнаружены устройствами на основе FRET на концах цепей ДНК. Работы Campbell et al. по демонстрации логических систем NOT, AND, OR и XNOR, основанных на кроссоверных плитках ДНК, [40] Bader et al . по манипулированию структурой G-квадруплекса ДНК для реализации логических операций YES, AND и OR, [41] и Chatterjee и соавторов по построению логических вентилей с использованием реактивных шпилек ДНК на поверхностях ДНК-оригами являются некоторыми примерами вычислений на основе логических вентилей ДНК. [42]

Наноробототехника и передовые машины

Нанороботы обладают потенциалом для преобразования процессов доставки лекарств и биологических вычислений . [43] Ллопис-Лоренте и др . разработали наноробота, который может выполнять логические операции и обрабатывать информацию о глюкозе и мочевине . [44] Тубагере и др . разработали наноробота на основе молекулы ДНК, способного сортировать химические грузы. Система могла работать без дополнительной энергии, поскольку робот мог ходить по поверхности ДНК-оригами на двух ногах. У него также была рука для транспортировки груза. [45]  

Маргулис и др . продемонстрировали молекулярную последовательную логику, где они создали молекулярный замок с клавиатурой, напоминающий возможности обработки электронного устройства безопасности, что эквивалентно включению нескольких взаимосвязанных логических вентилей И параллельно. Молекула имитирует электронную клавиатуру банкомата . Выходные сигналы зависят не только от наличия входов, но и от правильного порядка; т. е. должен быть введен правильный пароль. Молекула была разработана с использованием пирена и флуорофоров флуоресцеина, соединенных сидерофором , который связывается с Fe(III), а кислотность раствора изменяет флуоресцентные свойства флуорофора флуоресцеина. [46]

Молекулярные логические системы вентилей теоретически могут преодолеть проблемы, возникающие, когда полупроводники приближаются к наноразмерам . Молекулярные логические вентили более универсальны, чем их кремниевые аналоги, с такими явлениями, как наложенная логика, недоступными для полупроводниковой электроники. [24] Сухие молекулярные вентили, такие как продемонстрированные Авурисом и коллегами, оказываются возможными заменителями полупроводниковых устройств из-за их малого размера, схожей инфраструктуры и возможностей обработки данных. Авурис показал логический вентиль НЕ, состоящий из пучка углеродных нанотрубок . Нанотрубки легированы по-разному в смежных областях, создавая два дополнительных полевых транзистора , и пучок работает как логический вентиль НЕ только при соблюдении удовлетворительных условий. [47]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Маргулис, Дэвид; Мелман, Галина; Шанзер, Абрахам (2006-04-01). «Молекулярный полный сумматор и полный вычитатель, дополнительный шаг к молекулятору». Журнал Американского химического общества . 128 (14): 4865–4871. doi :10.1021/ja058564w. ISSN  0002-7863. PMID  16594723.
  2. ^ де Сильва, А. Прасанна (29.11.2012). Молекулярно-логические вычисления. Королевское химическое общество. doi : 10.1039/9781849733021. ISBN 978-1-84973-148-5.
  3. ^ Kompa, KL; Levine, RD (2001-01-16). "Молекулярный логический вентиль". Труды Национальной академии наук . 98 (2): 410–414. Bibcode :2001PNAS...98..410K. doi : 10.1073/pnas.98.2.410 . ISSN  0027-8424. PMC 14599 . PMID  11209046. 
  4. ^ Хэ, Сяоцзюнь; Се, Ци; Фань, Цзиньи; Сюй, Чучу; Сюй, Вэй; Ли, Яхуэй; Дин, Фэн; Дэн, Хуэй; Чэнь, Хун; Шэнь, Цзяньлян (2020). «Двухфункциональный хемосенсор с колориметрическим/ратиометрическим откликом на ионы Cu(II)/Zn(II) и его применение в биовизуализации и молекулярных логических вентилях». Красители и пигменты . 177 : 108255. doi : 10.1016/j.dyepig.2020.108255. S2CID  213144762.
  5. ^ Авирам, Ари. (1988). «Молекулы для памяти, логики и амплификации». Журнал Американского химического общества . 110 (17): 5687–5692. doi :10.1021/ja00225a017. ISSN  0002-7863.
  6. ^ ab de Silva, Prasanna A.; Gunaratne, Nimal HQ; McCoy, Colin P. (1993). «Молекулярный фотоионный вентиль И на основе флуоресцентной сигнализации». Nature . 364 (6432): 42–44. Bibcode :1993Natur.364...42D. doi :10.1038/364042a0. ISSN  0028-0836. S2CID  38260349.
  7. ^ Хьюстон, Майкл Э.; Аккая, Энгин У.; Чарник, Энтони В. (1989). «Хелатирование усиленной флуоресценции обнаружения неметаллических ионов». Журнал Американского химического общества . 111 (23): 8735–8737. doi :10.1021/ja00205a034. ISSN  0002-7863.
  8. ^ Хоссейни, Мир Вайс; Блэкер, А. Джон; Лен, Жан Мари (1990). «Множественное молекулярное распознавание и катализ. Многофункциональный анионный рецептор, несущий сайт связывания аниона, интеркалирующую группу и каталитический сайт для связывания нуклеотида и гидролиза». Журнал Американского химического общества . 112 (10): 3896–3904. doi :10.1021/ja00166a025. ISSN  0002-7863.
  9. ^ де Сильва, А. Прасанна; Рупасингхе, Р. А. Даясири (1985). «Новый класс флуоресцентных индикаторов pH на основе фотоиндуцированного переноса электронов». Журнал химического общества, Chemical Communications (23): 1669–1670. doi :10.1039/c39850001669. ISSN  0022-4936.
  10. ^ de Silva, A. Prasanna; Sandanayake, KRA Samankumara (1989). «Флуоресцентные датчики ПЭТ (фотоиндуцированный перенос электронов) для ионов щелочных металлов с улучшенной селективностью по отношению к протонам и с предсказуемыми константами связывания». Журнал химического общества, Chemical Communications (16): 1183–1185. doi :10.1039/c39890001183. ISSN  0022-4936.
  11. ^ Magri, David C.; de Silva, A. Prasanna (2010). «От PASS 1 к YES к логике AND: построение параллельной обработки в молекулярных логических вентилях путем последовательного добавления рецепторов». New Journal of Chemistry . 34 (3): 476. doi :10.1039/b9nj00564a. ISSN  1144-0546.
  12. ^ Магри, Дэвид С. (2009). «Флуоресцентный логический вентиль И, управляемый электронами и протонами». New J. Chem . 33 (3): 457–461. doi :10.1039/B820313J. ISSN  1144-0546.
  13. ^ Гуннлаугссон, Торфиннур; Мак Донал, Доналл А.; Паркер, Дэвид (2000). «Люминесцентные молекулярные логические вентили: функция двухвходового ингибирования (INH)». Chemical Communications (1): 93–94. doi :10.1039/a908951i. ISSN  1359-7345.
  14. ^ Паркер, Дэвид (1998). «Использование преимуществ чувствительности к pH и pO2 люминесцентного макроциклического тербиевого фенантридилового комплекса». Chemical Communications (2): 245–246. doi :10.1039/a707754h.
  15. ^ Турфан, Бильге; Аккая, Энгин У. (2002-08-01). «Модуляция эмиссии борадиазаиндацена с помощью катионно-опосредованного окислительного ПЭТ». Organic Letters . 4 (17): 2857–2859. doi :10.1021/ol026245t. ISSN  1523-7060. PMID  12182573.
  16. ^ abc Прасанна де Сильва, А.; МакКленаган, Натан Д. (2000-04-01). «Доказательство принципа молекулярной арифметики». Журнал Американского химического общества . 122 (16): 3965–3966. doi :10.1021/ja994080m. ISSN  0002-7863.
  17. ^ Креди, Альберто; Бальзани, Винченцо; Лэнгфорд, Стивен Дж.; Стоддарт, Дж. Фрейзер (1997-03-01). «Логические операции на молекулярном уровне. XOR-вентиль на основе молекулярной машины». Журнал Американского химического общества . 119 (11): 2679–2681. doi :10.1021/ja963572l. ISSN  0002-7863.
  18. ^ Magri, David C.; Brown, Gareth J.; McClean, Gareth D.; de Silva, A. Prasanna (2006-04-01). «Связующая химическая конгрегация: молекулярный логический вентиль AND с тремя химическими входами как прототип «лаборатории на молекуле». Журнал Американского химического общества . 128 (15): 4950–4951. doi :10.1021/ja058295+. ISSN  0002-7863. PMID  16608318.
  19. ^ Coskun, Ali; Deniz, Erhan; ​​Akkaya, Engin U. (2005-10-18). "Эффективное переключение ПЭТ и ИКТ эмиссии борадиазаиндацена: мономолекулярный, эмиссионный, молекулярный полувычитатель с реконфигурируемыми логическими вентилями". Organic Letters . 7 (23): 5187–5189. doi :10.1021/ol052020h. ISSN  1523-7060. PMID  16268534.
  20. ^ де Сильва, А. Прасанна; Учияма, Сейичи (2007). «Молекулярная логика и вычисления». Nature Nanotechnology . 2 (7): 399–410. Bibcode : 2007NatNa...2..399D. doi : 10.1038/nnano.2007.188. ISSN  1748-3387. PMID  18654323.
  21. ^ Андреассон, Йоаким; Пишель, Уве (2015). «Молекулы с чувством логики: отчет о ходе работы». Chemical Society Reviews . 44 (5): 1053–1069. doi :10.1039/C4CS00342J. ISSN  0306-0012. PMID  25520053.
  22. ^ Erbas-Cakmak, Sundus; Kolemen, Safacan; Sedgwick, Adam C.; Gunnlaugsson, Thorfinnur; James, Tony D.; Yoon, Juyoung; Akkaya, Engin U. (2018). «Молекулярные логические вентили: прошлое, настоящее и будущее». Chemical Society Reviews . 47 (7): 2228–2248. doi :10.1039/C7CS00491E. ISSN  0306-0012. PMID  29493684.
  23. ^ Андреассон, Йоаким; Пишель, Уве (2010). «Умные молекулы на работе — имитация сложных логических операций». Chem. Soc. Rev. 39 ( 1): 174–188. doi :10.1039/B820280J. ISSN  0306-0012. PMID  20023848.
  24. ^ ab Лю, Лицзюнь; Лю, Пинпин; Га, Лу; Ай, Цзюнь (2021-11-16). «Достижения в применении молекулярных логических вентилей». ACS Omega . 6 (45): 30189–30204. doi :10.1021/acsomega.1c02912. ISSN  2470-1343. PMC 8600522. PMID 34805654  . 
  25. ^ Bhat, Mahesh P.; Vinayak, Shraddha; Yu, Jingxian; Jung, Ho-Young; Kurkuri, Mahaveer (2020-11-13). «Колориметрические рецепторы для обнаружения биологически важных анионов и их применение при проектировании молекулярных логических вентилей». ChemistrySelect . 5 (42): 13135–13143. doi :10.1002/slct.202003147. ISSN  2365-6549. S2CID  228845587.
  26. ^ Вэнь, Сяое; Янь, Ли; Фань, Чжэфэн (2021). «Мультичувствительный флуоресцентный зонд на основе AIE для определения Fe3+, общего неорганического железа и CN- в водной среде и его применение в логических вентилях». Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия . 405 : 112969. doi : 10.1016/j.jphotochem.2020.112969. S2CID  225121769.
  27. ^ ab "Универсальная сенсорная платформа для обнаружения Cd2+ в образцах риса и ее применение в вычислениях логических вентилей". doi :10.1021/acs.analchem.0c01022.s001 . Получено 15.02.2023 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  28. ^ Цзоу, Цян; Ли, Синь; Сюэ, Тао; Чжэн, Цзя; Су, Ци (2019). «Обнаружение ртути (II)/свинца (II) с помощью SERS: новый класс логических элементов ДНК». Таланта . 195 : 497–505. doi :10.1016/j.talanta.2018.11.089. PMID  30625575. S2CID  58583843.
  29. ^ Ван, Лухуэй; Чжан, Инъин; Дун, Яфэй (29.09.2018). «Многофункциональный молекулярный зонд для обнаружения Hg2+ и Ag+ на основе ионно-опосредованного несоответствия оснований». Датчики . 18 (10): 3280. Bibcode : 2018Senso..18.3280W. doi : 10.3390/s18103280 . ISSN  1424-8220. PMC 6211076. PMID 30274296  . 
  30. ^ "Как раковые клетки учатся противостоять химиотерапии". Nature . 579 (7799): 323. 2020-03-13. Bibcode :2020Natur.579R.323.. doi :10.1038/d41586-020-00722-0. ISSN  0028-0836. S2CID  212742239.
  31. ^ Юэ, Рене; Чен, Ми; Ма, Нан (2020-07-22). «Двойная система высвобождения лекарств, запускаемая микроРНК, для комбинированной химиотерапии и генной терапии с логическим управлением». ACS Applied Materials & Interfaces . 12 (29): 32493–32502. doi :10.1021/acsami.0c09494. ISSN  1944-8244. PMID  32573191. S2CID  219982593.
  32. ^ Чжан, Сыци; Чэн, Цзяси; Ши, Вэй; Ли, Кай-Бин; Хан, Дэ-Ман; Сюй, Цзин-Хуан (2020-04-21). «Изготовление биомиметической наноканальной логической платформы и ее применение в интеллектуальном обнаружении микроРНК, связанной с раком печени». Аналитическая химия . 92 (8): 5952–5959. doi :10.1021/acs.analchem.0c00147. ISSN  0003-2700. PMID  32207618. S2CID  214628829.
  33. ^ Юэ, Жэнье; Ли, Чжи; Ван, Ганлин; Ли, Цзюньин; Ма, Нань (2019-01-25). «Логическое распознавание микроРНК в живых клетках с использованием сети ДНК-программируемых наночастиц с высоким коэффициентом усиления сигнала». ACS Sensors . 4 (1): 250–256. doi :10.1021/acssensors.8b01422. ISSN  2379-3694. PMID  30520293. S2CID  54486452.
  34. ^ Пэн, Ин; Чжоу, Вэньцзяо; Юань, Руо; Сян, Юнь (2018). «Молекулярные логические схемы с двойным входом для чувствительного и одновременного обнаружения нескольких микроРНК из опухолевых клеток». Датчики и приводы B: Химические . 264 : 202–207. Bibcode : 2018SeAcB.264..202P. doi : 10.1016/j.snb.2018.02.043. S2CID  103487434.
  35. ^ Озлем, Сурийе; Аккая, Энгин У. (14.01.2009). «Мышление за пределами кремниевой коробки: молекулярная и логика как дополнительный уровень селективности при генерации синглетного кислорода для фотодинамической терапии». Журнал Американского химического общества . 131 (1): 48–49. doi : 10.1021/ja808389t. hdl : 11693/22855. ISSN  0002-7863. PMID  19086786. S2CID  207134456.
  36. ^ Чёрч, Джордж М.; Гао, Юань; Косури, Шрирам (28.09.2012). «Цифровое хранилище информации следующего поколения в ДНК». Science . 337 (6102): 1628. Bibcode :2012Sci...337.1628C. doi :10.1126/science.1226355. ISSN  0036-8075. PMID  22903519. S2CID  934617.
  37. ^ Адлеман, Леонард М. (1994-11-11). «Молекулярное вычисление решений комбинаторных задач». Science . 266 (5187): 1021–1024. Bibcode :1994Sci...266.1021A. doi :10.1126/science.7973651. ISSN  0036-8075. PMID  7973651.
  38. ^ Окамото, Акимицу; Танака, Казуо; Сайто, Исао (2004-08-01). «ДНК-логические вентили». Журнал Американского химического общества . 126 (30): 9458–9463. doi :10.1021/ja047628k. ISSN  0002-7863. PMID  15281839.
  39. ^ Massey, Melissa; Medintz, Igor L.; Ancona, Mario G.; Algar, W. Russ (2017-08-08). "Time-Gated FRET и DNA-Based Photonic Molecular Logic Gates: AND, OR, NAND и NOR". ACS Sensors . 2 (8): 1205–1214. doi :10.1021/acssensors.7b00355. ISSN  2379-3694. PMID  28787151.
  40. ^ Кэмпбелл, Элеанор А.; Петерсон, Эван; Колпащиков, Дмитрий М. (2017-03-24). «Самоорганизующиеся молекулярные логические вентили на основе ДНК-кроссоверных плиток». ChemPhysChem . 18 (13): 1730–1734. doi :10.1002/cphc.201700109. ISSN  1439-4235. PMID  28234410.
  41. ^ Бадер, Антуан; Кокрофт, Скотт Л. (2018-03-07). «Одновременная логика G-квадруплексной ДНК». Химия — европейский журнал . 24 (19): 4820–4824. doi :10.1002/chem.201800756. ISSN  0947-6539. PMID  29446498.
  42. ^ Чаттерджи, Гураб; Далчау, Нил; Мускат, Ричард А.; Филлипс, Эндрю; Силиг, Георг (2017-07-24). «Пространственно локализованная архитектура для быстрых и модульных ДНК-вычислений». Nature Nanotechnology . 12 (9): 920–927. Bibcode : 2017NatNa..12..920C. doi : 10.1038/nnano.2017.127. ISSN  1748-3387. PMID  28737747.
  43. ^ Трегубов, Андрей А.; Никитин, Петр И.; Никитин, Максим П. (2018-10-24). «Усовершенствованные интеллектуальные наноматериалы с интегрированной логической схемой и биокомпьютингом: начало тераностических нанороботов». Chemical Reviews . 118 (20): 10294–10348. doi :10.1021/acs.chemrev.8b00198. ISSN  0009-2665. PMID  30234291. S2CID  206542327.
  44. ^ Ллопис-Лоренте, Антони; де Луис, Беатрис; Гарсия-Фернандес, Альба; Хименес-Фалькао, Сандра; Орсаес, Мар; Сансенон, Феликс; Вильялонга, Рейнальдо; Мартинес-Маньес, Рамон (8 августа 2018 г.). «Гибридные мезопористые наноносители действуют путем обработки логических задач: на пути к созданию наноботов, способных считывать информацию из окружающей среды». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 10 (31): 26494–26500. doi : 10.1021/acsami.8b05920. hdl : 10251/143326. ISSN  1944-8244. PMID  30016064. S2CID  206485516.
  45. ^ Тубагер, Анупама Дж.; Ли, Вэй; Джонсон, Роберт Ф.; Чен, Цзыбо; Доруди, Шаян; Ли, Яэ Лим; Изатт, Грегори; Уиттман, Сара; Шринивас, Ниранджан; Вудс, Дэмиен; Уинфри, Эрик; Цянь, Лулу (15 сентября 2017 г.). «ДНК-робот, сортирующий грузы». Наука . 357 (6356): eaan6558. doi : 10.1126/science.aan6558. ISSN  0036-8075. PMID  28912216. S2CID  20233341.
  46. ^ Маргулис, Дэвид; Фелдер, Клиффорд Э.; Мелман, Галина; Шанзер, Абрахам (01.01.2007). «Молекулярный замок клавиатуры: фотохимическое устройство, способное авторизовать ввод пароля». Журнал Американского химического общества . 129 (2): 347–354. doi :10.1021/ja065317z. ISSN  0002-7863. PMID  17212414.
  47. ^ Derycke, V.; Martel, R.; Appenzeller, J.; Avouris, Ph. (2001-09-01). «Углеродные нанотрубки: меж- и внутримолекулярные логические вентили». Nano Letters . 1 (9): 453–456. Bibcode : 2001NanoL...1..453D. doi : 10.1021/nl015606f. ISSN  1530-6984.

Внешние ссылки