stringtranslate.com

Молекулярный логический вентиль

Молекулярный логический вентиль — это молекула, которая выполняет логическую операцию на основе одного или нескольких физических или химических входных данных и одного выходного сигнала. Эта область продвинулась от простых логических систем, основанных на одном химическом или физическом входе, к молекулам, способным выполнять комбинаторные и последовательные операции, такие как арифметические операции (т.е. молекулярные устройства и алгоритмы хранения памяти). [1] Молекулярные логические элементы работают с входными сигналами, основанными на химических процессах , и с выходными сигналами, основанными на спектроскопических явлениях.

Логические вентили являются фундаментальными строительными блоками электрических цепей. Их можно использовать для построения цифровых архитектур различной степени сложности с помощью каскада от нескольких до нескольких миллионов логических элементов. Логические вентили — это, по сути, физические устройства, которые выдают единый двоичный выход после выполнения логических операций , основанных на логических функциях, на одном или нескольких двоичных входах. Концепция молекулярных логических элементов, расширяющая применимость логических элементов к молекулам, направлена ​​на преобразование химических систем в вычислительные единицы. [2] [3] За последние три десятилетия эта область развилась, чтобы реализовать несколько практических приложений в молекулярной электронике , биосенсорстве , вычислениях ДНК , наноробототехнике и визуализации клеток , среди других.  

Принцип работы

Выберите логические элементы с одним входом с таблицами истинности.

Для логических элементов с одним входом существует четыре возможных шаблона вывода. Когда входной сигнал равен 0, выходной сигнал может быть либо 0, либо 1. Когда входной сигнал равен 1, выходной сигнал снова может быть 0 или 1. Четыре возможных комбинации выходных битов соответствуют определенному типу логики: PASS 0, YES , NOT и PASS 1. PASS 0 всегда выводит 0, независимо от входных данных. PASS 1 всегда выводит 1, независимо от входных данных. YES выводит 1, когда входной сигнал равен 1, а NOT является обратным YES – он выводит 0, когда входной сигнал равен 1. [ нужна ссылка ]

AND , OR , XOR , NAND , NOR , XNOR и INH — логические элементы с двумя входами. Вентиляторы AND , OR и XOR являются фундаментальными логическими вентилями, а вентили NAND , NOR и XNOR дополняют вентили AND, OR и XOR соответственно. Вентиль INHIBIT (INH) — это специальный условный логический вентиль, включающий запрещающий вход. Когда запрещающий входной сигнал отсутствует, производимый результат зависит исключительно от другого входного сигнала. [ нужна цитата ]

Выберите логические элементы с двумя входами с символами и таблицами истинности.
Блочная структура комбинационного молекулярного логического вентиля с двумя входами, с ионами металлов в качестве входов (вход «1») и излучением флуоресценции 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 . -связанные молекулы и исследовать их стереохимические свойства для потенциального применения в молекулярных устройствах. Система состояла из двух π-сопряженных систем, 1 и 2, состоящих из олиготиофенов, соединенных спиросвязью и соединенных с золотыми электродами тиоловыми линкерами . π-система 1 непроводит в нейтральном состоянии, тогда как система 2 является электропроводной в катион-радикальной форме. Искривленная структура системы благодаря спиросвязям препятствует транспорту электронов между двумя π-системами. Однако через электроды, направленные к связи, сильное электрическое поле может способствовать переносу электронов из системы 1 в систему 2, при этом катион-радикал движется в противоположном направлении. [ нужна цитата ]

Схема предлагаемого молекулярного электронного переключателя от Aviram. [5]

Первая практическая реализация молекулярной логики была любезно предоставлена ​​де Сильвой и его коллегами в их плодотворной работе, в которой они построили молекулярный фотоионный вентиль И с флуоресцентным выходом. [6] Хотя молекулярный логический вентиль YES, как описано ранее, может преобразовывать сигналы из ионной формы в фотонную (отсюда и термин «фотоионный»), они представляют собой системы с сингулярным входом и сингулярным 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 не смогли реализовать полную таблицу истинности, поскольку их ионные формы (протонированные) не во всех случаях могли связываться с субстратом. [7] [8] Де Сильва и компания. сконструировали вентиль AND на основе антрацена , состоящий из единиц третичного амина и бензо-18-крауна-6, которые, как известно, демонстрируют процессы фотоиндуцированного электронного переноса (ПЭТ). В показанной системе они оба действовали как рецепторы, связанные с флуорофором на основе антрацена посредством алкильных спейсеров. ПЭТ гасится при координации с протонами [9] и ионами натрия [10] соответственно для двух рецепторов и приводит к флуоресценции антраценового звена . Таблица истинности для вентиля И была полностью реализована, поскольку система будет демонстрировать выход флуоресценции только в присутствии как протонов, так и ионов натрия в системе. [ нужна цитата ]

Молекулярный вентиль И.

Примеры молекулярных логических вентилей

ДА молекулярный логический вентиль

Пример логического элемента YES включает бензокраун-эфир, соединенный с цианозамещенным антраценовым звеном. Выходной сигнал 1 (флуоресценция) получается только тогда, когда в растворе присутствуют ионы натрия (что указывает на входной сигнал 1). Ионы натрия инкапсулируются краун-эфиром, что приводит к тушению процесса ПЭТ и флуоресценции антраценового звена. [11]

Молекулярный логический вентиль ДА.

И молекулярный логический вентиль

Этот молекулярный логический элемент иллюстрирует переход от окислительно-восстановительно-флуоресцентных переключателей к многовходовым логическим элементам с электрохимическим переключателем, обнаруживающим присутствие кислот. Этот логический вентиль И с двумя входами включает в себя рецептор протонов третичного амина и окислительно-восстановительный донор тетратиафульвалена. Эти группы, присоединенные к антрацену, могут одновременно обрабатывать информацию о концентрации кислоты и окислительной способности раствора. [12]

Двухвходовой датчик молекулярной логики И для протонов и электронов.

ИЛИ молекулярный логический вентиль

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

Молекулярный логический элемент ИЛИ с двумя входами.

INH молекулярный логический вентиль

Логический элемент INHIBIT включает в себя ион Tb 3+ в хелатном комплексе. Этот логический вентиль с двумя входами является первым в своем роде [ тоновым ] и демонстрирует некоммутативное поведение с химическими входами и выходом фосфоресценции . При наличии дикислорода (вход «1») система гасится и фосфоресценция не наблюдается (выход «0»). Второй вход, H + , также должен присутствовать, чтобы можно было наблюдать выход «1». Это можно понять из таблицы истинности INHIBIT с двумя входами, представленной в Таблице 2. [13]

Молекулярный логический элемент INH с двумя входами.

Молекулярный логический вентиль NAND

Паркер и Уильямс сконструировали логический вентиль И-НЕ, основанный на сильном излучении тербиевого комплекса фенантридина . При отсутствии кислоты и кислорода (два входа) (вход «0») включается флуоресценция тербиевого центра (выход «1»). Следовательно, система действует как молекулярный вентиль И-НЕ. [14]

Молекулярный логический вентиль NAND с двумя входами.

Молекулярный логический вентиль NOR

Аккая и его коллеги продемонстрировали молекулярные ворота NOR с использованием борадиазаиндаценовой системы. Установлено, что флуоресценция высокоэмиссионного борадиазаиндацена (вход «1») гасится в присутствии либо соли цинка [Zn(II)], либо трифторуксусной кислоты (ТФУ). Таким образом, система может реализовать таблицу истинности логического элемента ИЛИ-НЕ. [15]

Молекулярный логический вентиль ИЛИ-НЕ 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, проверяющее принцип работы, основанное на молекулярных логических элементах. Как показано на Фигуре 10А , Соединение А представляет собой двухтактный олефин с верхним рецептором, содержащим четыре анионные группы карбоновой кислоты (и неуказанные противокатионы), способные связываться с кальцием . Нижняя часть представляет собой молекулу хинолина , которая является рецептором ионов водорода. Логический вентиль работает следующим образом. Без какого-либо химического введения Ca 2+ или H + хромофор демонстрирует максимальное поглощение в УФ/ВИД-спектроскопии при 390 нм . При введении кальция происходит гипсохромный сдвиг ( синий сдвиг ) и оптическая плотность при 390 нм уменьшается. Аналогично, добавление протонов вызывает батохромный сдвиг ( красное смещение ), и когда оба катиона находятся в воде, конечным результатом является поглощение при исходной длине волны 390 нм. Эта система представляет собой логический вентиль «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» при поглощении и логический вентиль «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» при пропускании . [16]

Рисунок 10 А. Многофункциональный молекулярный логический вентиль XNOR/XOR с двумя входами; Б. Полусумматорная система с тремя входами, основанная на логических элементах И.

В другой системе логических элементов XOR химический состав основан на псевдоротаксане , изображенном на рисунке 11 . В органическом растворе электронодефицитная соль диазапирения (стержень) и богатые электронами 2,3-диоксинафталиновые звенья краун -эфира (кольцо) самособираются путем образования комплекса с переносом заряда . Добавленный третичный амин, такой как трибутиламин, образует аддукт 1:2 с диазапиреном, и комплекс разрушается. Этот процесс сопровождается увеличением интенсивности излучения при 343 нм, обусловленного освобожденным краун-эфиром. Добавленная трифторметансульфоновая кислота реагирует с амином, и процесс обращается вспять. Избыток кислоты блокирует краун-эфир путем протонирования , и комплекс снова разрывается. [17]

Рисунок 11. Логический вентиль на основе псевдоротаксана.

Полусумматориполувычитательмолекулярные цепи

В соединении B на рисунке 10B нижняя часть содержит третичную аминогруппу, также способную связываться с протонами. В этой системе флуоресценция имеет место только тогда, когда доступны оба катиона. Присутствие обоих катионов препятствует фотоиндуцированному переносу электронов (ПЭТ), позволяя соединению B флуоресцировать. В отсутствие обоих или любого из ионов флуоресценция гасится ПЭТ, который включает перенос электрона 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 выходной сигнал «1» (флуоресценция) возникает только тогда, когда в растворе присутствуют и Ca 2+ , и H + , то есть имеют значения «1». При параллельной работе обеих систем и мониторинге пропускания для системы A и флуоресценции для системы B в результате получается полусумматор, способный воспроизводить уравнение 1 + 1 = 2. [16]

В модификации системы Б в логическом элементе «И» одновременно обрабатываются не два, а три химических входа. Усиленный сигнал флуоресценции наблюдается только в присутствии избытка протонов, ионов цинка и натрия за счет взаимодействия с соответствующими амино- , фенилдиаминокарбоксилатными и краун-эфирными рецепторами. Режим обработки работает аналогично рассмотренному выше – флуоресценция наблюдается за счет предотвращения конкурирующих реакций фотоиндуцированного переноса электрона от рецепторов к возбужденному антраценовому флуорофору. Отсутствие одного, двух или всех трех ионных входов приводит к низкому выходу флуоресценции. Каждый рецептор селективен в отношении своего конкретного иона, поскольку увеличение концентрации других ионов не приводит к высокой флуоресценции. Конкретный порог концентрации каждого входа должен быть достигнут для достижения флуоресцентного выхода в соответствии с комбинаторной логикой И. [18]

Полусумматорная система с тремя входами, основанная на логических элементах И.

Более сложные схемы молекулярной логики

Молекулярный логический вентиль может обрабатывать модуляторы так же, как установка, показанная в доказательстве принципа де Сильвы [16] , но включение разных логических вентилей в одну и ту же молекулу является сложной задачей. Такая функция называется интегрированной логикой и иллюстрируется логическим элементом полувычитателя на основе BODIPY , проиллюстрированным Коскуном, Аккая и их коллегами. При мониторинге на двух разных длинах волн, 565 и 660 нм, операции логического вентиля XOR и INHIBIT реализуются на соответствующих длинах волн. Оптические исследования этого соединения в ТГФ выявили пик поглощения при 565 нм и пик эмиссии при 660 нм. Добавление кислоты приводит к гипсохромному сдвигу обоих пиков, поскольку протонирование третичного амина приводит к внутреннему переносу заряда. Цвет наблюдаемого излучения желтый. При добавлении сильного основания фенольная гидроксильная группа депротонируется, что приводит к фотоиндуцированному переносу электрона, что, в свою очередь, делает молекулу неэмиссионной. При добавлении как кислоты, так и основания излучение молекулы наблюдается в красном цвете, поскольку третичный амин не будет протонирован, а гидроксильная группа останется протонированной, что приведет к отсутствию как ПЭТ, так и внутримолекулярного переноса заряда (ВКТ). . Благодаря большой разнице в интенсивности излучения эта единственная молекула способна выполнять арифметическую операцию — вычитание — на наноуровне. [19]

Интегрированный логический вентиль

Полная сумматорная система на основе флуоресцеина также была создана Шанзером и др. Система способна вычислить 1+1+1=3. [1]

Возможные применения

На протяжении многих лет полезность молекулярных логических вентилей исследовалась в широком спектре областей, таких как химическое и биологическое обнаружение, фармацевтическая и пищевая промышленность, а также в новых областях наноматериалов и химических вычислений . [20] [21] [22] [23] [24]

Химическое обнаружение ионов

Анионы фторида (F - ) и ацетата (CH 3 COO - ) являются одними из наиболее важных с точки зрения здоровья и благополучия человека. Первый, хотя и широко используется в здравоохранении, известен своей токсичностью и коррозионной активностью. Последний может вызвать алкалоз и повлиять на метаболические пути за пределами определенной концентрации. Следовательно, крайне важно разработать методы обнаружения этих анионов в водных средах. Бхат и др. . сконструировали ворота INHIBIT с рецепторами, которые избирательно связываются с анионами F‑ и CH 3 COO – . Система использовала изменения оптической плотности в качестве колориметрического результата для определения концентрации анионов. [25]  

Вэнь и его коллеги также разработали молекулярный логический вентиль INHIBIT с Fe 3+ и ЭДТА в качестве входов и выходом флуоресценции для обнаружения ионов железа в растворах. Флуоресценция системы тушится тогда и только тогда, когда присутствует вход Fe 3+ и отсутствует ЭДТА. [26]

Ионы тяжелых металлов представляют постоянную угрозу здоровью человека из-за присущей им токсичности и низкой способности к разложению. Было создано несколько систем на основе молекулярных логических элементов для обнаружения ионов, таких как Cd 2+ , [27] Hg 2+ / Pb 2+ , [28] и Ag + . [29] В своей работе Чен и его коллеги продемонстрировали, что системы на основе логических вентилей могут использоваться для обнаружения ионов Cd 2+ в образцах риса, тем самым расширяя сферу применения и до обнаружения безопасности в пищевых материалах. [27]

Биологические применения

Эффективность таких методов лечения рака, как химиотерапия, имеет тенденцию к стабилизации через некоторое время, поскольку клетки претерпевают молекулярные изменения, которые делают их нечувствительными к действию противораковых препаратов. [30] Следовательно, крайне важно обнаружить наличие раковых клеток на ранней стадии. Важный биомаркер, микроРНК (миРНК), имеет решающее значение в этом обнаружении благодаря характеру его экспрессии. [31] Чжан и др. продемонстрировали для этой цели каскад вентилей INHIBIT-OR, [32] Yue and co. использовали вентиль AND для создания системы с двумя входами микроРНК и выходом фотолюминесценции квантовых точек [33] и Peng et al. также построили систему двойного входа на основе AND-ворота для одновременного обнаружения микроРНК из опухолевых клеток. [34]

Аккая и др. проиллюстрировали применение логического вентиля для фотодинамической терапии в своей работе. Краситель бодипи , присоединенный к краун-эфиру и двум пиридильным группам, разделенным спейсерами, работает по логическому принципу «И». Молекула действует как фотодинамический агент при облучении длиной волны 660 нм в условиях относительно высоких концентраций ионов натрия и протонов, превращая триплетный кислород в цитотоксический синглетный кислород . В этом прототипном примере будут использованы преимущества более высоких уровней натрия и более низкого pH в опухолевой ткани по сравнению с уровнями в нормальных клетках. Когда эти два клеточных параметра, связанных с раком, удовлетворяются, в спектре поглощения наблюдается изменение. Этот метод может быть полезен для лечения злокачественных опухолей, поскольку он неинвазивный и специфичный. [35]

Логический вентиль И с двумя входами для применения в фотодинамической терапии.

ДНК-вычисленияи логический расчет

Концепция ДНК-вычислений возникла как способ решения проблем с плотностью хранения данных из-за стремительного роста объемов данных. Теоретически грамм одноцепочечной ДНК способен хранить более 400 эксабайт (порядка 10–20 байт ) данных при плотности два бита на нуклеотид . [36] Леонарду Адлеману приписывают открытие этой области в 1994 году. [37] Недавно системы молекулярных логических вентилей стали использоваться в вычислительных моделях ДНК. [38]

Мэсси и его коллеги построили молекулярные логические схемы фотонной ДНК, используя каскады молекулярных логических элементов И, ИЛИ, И-НЕ и НИ-НЕ. [39] Они использовали комплексы лантаноидов в качестве флуоресцентных маркеров, а их люминесцентное излучение было обнаружено с помощью устройств на основе FRET на концах нитей ДНК. Работы Кэмпбелла и др. по демонстрации логических систем НЕ, И, ИЛИ и НЕ-НЕ, основанных на плитках пересечения ДНК, [40] Bader and co. по манипулированию структурой G-квадруплекса ДНК для реализации логических операций ДА, И и ИЛИ, [41] и Чаттерджи с коллегами по построению логических вентилей с использованием реактивных шпилек ДНК на поверхностях ДНК-оригами - вот некоторые примеры, которые отмечают прогресс в области логики. ДНК-вычисления на основе вентилей. [42]

Наноробототехника и современные машины

Нанороботы обладают потенциалом трансформировать процессы доставки лекарств и биологические вычисления . [43] Ллопис-Лоренте и компания. разработали наноробота, способного выполнять логические операции и обрабатывать информацию о глюкозе и мочевине. [44] Тубагер и его коллеги разработали ДНК- молекулярный наноробот, способный сортировать химические грузы. Система могла работать без дополнительной энергии, поскольку робот мог ходить по поверхности ДНК-оригами на двух ногах. У него также был рычаг для перевозки грузов. [45]  

Примером молекулярной последовательной логики являются Margulies et al. , где они демонстрируют молекулярный замок клавиатуры, напоминающий возможности обработки электронного устройства безопасности, которое эквивалентно включению нескольких взаимосвязанных логических элементов И параллельно. Молекула имитирует электронную клавиатуру банкомата ( АТМ). Выходные сигналы зависят не только от комбинации входов, но и от правильного порядка входов; т.е. необходимо ввести правильный пароль. Молекула была разработана с использованием флуорофоров пирена и флуоресцеина , соединенных сидерофором , который связывается с Fe(III) , и кислота раствора изменяет флуоресцентные свойства флуорофора флуоресцеина. [46]

Системы молекулярных логических вентилей теоретически могут решить проблемы, возникающие при приближении полупроводников к наноразмерам . Молекулярные логические элементы более универсальны, чем их кремниевые аналоги, поскольку такие явления, как наложенная логика, недоступны полупроводниковой электронике. [24] Сухие молекулярные ворота, такие как тот, что продемонстрировали Авурис и его коллеги, оказываются возможными заменителями полупроводниковых устройств благодаря их небольшому размеру, аналогичной инфраструктуре и возможностям обработки данных. Авурис обнаружил логический вентиль НЕ, состоящий из пучка углеродных нанотрубок . Нанотрубки по-разному легируются в соседних областях, создавая два дополняющих друг друга полевых транзистора , и пучок работает как логический вентиль НЕ только при выполнении удовлетворительных условий. [47]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Маргулис, Дэвид; Мельман, Галина; Шанзер, Авраам (1 апреля 2006 г.). «Молекулярный полный сумматор и полный вычитатель, дополнительный шаг на пути к молекулулятору». Журнал Американского химического общества . 128 (14): 4865–4871. дои : 10.1021/ja058564w. ISSN  0002-7863. ПМИД  16594723.
  2. ^ де Сильва, Прасанна (29 ноября 2012 г.). Вычисления на основе молекулярной логики. Королевское химическое общество. дои : 10.1039/9781849733021. ISBN 978-1-84973-148-5.
  3. ^ Компа, КЛ; Левин, РД (16 января 2001 г.). «Молекулярный логический вентиль». Труды Национальной академии наук . 98 (2): 410–414. Бибкод : 2001PNAS...98..410K. дои : 10.1073/pnas.98.2.410 . ISSN  0027-8424. ПМК 14599 . ПМИД  11209046. 
  4. ^ Он, Сяоцзюнь; Се, Ци; Фань, Цзиньи; Сюй, Чучу; Сюй, Вэй; Ли, Яхуэй; Дин, Фэн; Дэн, Хуэй; Чен, Хун; Шен, 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. ^ аб Авирам, Ари. (1988). «Молекулы для памяти, логики и усиления». Журнал Американского химического общества . 110 (17): 5687–5692. дои : 10.1021/ja00225a017. ISSN  0002-7863.
  6. ^ Аб де Сильва, Прасанна А.; Гунаратне, штаб-квартира Нимала; Маккой, Колин П. (1993). «Молекулярный фотоионный вентиль И, основанный на флуоресцентной передаче сигналов». Природа . 364 (6432): 42–44. Бибкод : 1993Natur.364...42D. дои : 10.1038/364042a0. ISSN  0028-0836. S2CID  38260349.
  7. ^ Хьюстон, Майкл Э.; Аккая, Энгин У.; Чарник, Энтони В. (1989). «Хелаторное усиление флуоресценции ионов неметаллов». Журнал Американского химического общества . 111 (23): 8735–8737. дои : 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 анионов, интеркалирующую группу и каталитический сайт для связывания и гидролиза нуклеотидов». Журнал Американского химического общества . 112 (10): 3896–3904. дои : 10.1021/ja00166a025. ISSN  0002-7863.
  9. ^ де Сильва, А. Прасанна; Рупасингхе, РАД Даясири (1985). «Новый класс флуоресцентных индикаторов pH, основанный на фотоиндуцированном переносе электронов». Журнал Химического общества, Химические коммуникации (23): 1669–1670. дои : 10.1039/c39850001669. ISSN  0022-4936.
  10. ^ де Сильва, А. Прасанна; Санданаяке, КРА Саманкумара (1989). «Флуоресцентные датчики ПЭТ (фотоиндуцированный перенос электронов) для ионов щелочных металлов с улучшенной селективностью в отношении протонов и с предсказуемыми константами связывания». Журнал Химического общества, Chemical Communications (16): 1183–1185. дои : 10.1039/c39890001183. ISSN  0022-4936.
  11. ^ Магри, Дэвид С.; де Сильва, А. Прасанна (2010). «От PASS 1 к логике YES и AND: встраивание параллельной обработки в молекулярные логические элементы путем последовательного добавления рецепторов». Новый химический журнал . 34 (3): 476. doi : 10.1039/b9nj00564a. ISSN  1144-0546.
  12. ^ Магри, Дэвид К. (2009). «Флуоресцентный логический вентиль И, управляемый электронами и протонами». Нью Дж. Хим . 33 (3): 457–461. дои : 10.1039/B820313J. ISSN  1144-0546.
  13. ^ Гуннлаугссон, Торфиннур; Мак Донаил, Доналл А.; Паркер, Дэвид (2000). «Люминесцентные молекулярные логические вентили: функция запрета с двумя входами (INH)». Химические коммуникации (1): 93–94. дои : 10.1039/a908951i. ISSN  1359-7345.
  14. ^ Паркер, Дэвид (1998). «Использование чувствительности люминесцентного макроциклического тербий-фенантридильного комплекса к pH и pO2». Химические коммуникации (2): 245–246. дои : 10.1039/a707754h.
  15. ^ Турфан, Бильге; Аккая, Энгин У. (1 августа 2002 г.). «Модуляция эмиссии борадиазаиндацена с помощью катион-опосредованного окислительного ПЭТ». Органические письма . 4 (17): 2857–2859. дои : 10.1021/ol026245t. ISSN  1523-7060. ПМИД  12182573.
  16. ^ abc Прасанна де Сильва, А.; МакКленаган, Натан Д. (1 апреля 2000 г.). «Доказательство принципа арифметики молекулярного масштаба». Журнал Американского химического общества . 122 (16): 3965–3966. дои : 10.1021/ja994080m. ISSN  0002-7863.
  17. ^ Креди, Альберто; Бальзани, Винченцо; Лэнгфорд, Стивен Дж.; Стоддарт, Дж. Фрейзер (1 марта 1997 г.). «Логические операции на молекулярном уровне. Вентиль XOR на основе молекулярной машины». Журнал Американского химического общества . 119 (11): 2679–2681. дои : 10.1021/ja963572l. ISSN  0002-7863.
  18. ^ Магри, Дэвид С.; Браун, Гарет Дж.; МакКлин, Гарет Д.; де Сильва, А. Прасанна (1 апреля 2006 г.). «Общающееся химическое собрание: молекулярные и логические ворота с тремя химическими входами как прототип «лаборатории на молекуле»». Журнал Американского химического общества . 128 (15): 4950–4951. дои : 10.1021/ja058295+. ISSN  0002-7863. ПМИД  16608318.
  19. ^ Джошкун, Али; Дениз, Эрхан; Аккая, Энгин У. (18 октября 2005 г.). «Эффективное переключение эмиссии борадиазиндацена с помощью ПЭТ и ИКТ: мономолекулярный молекулярный полувычитатель с эмиссионным режимом и реконфигурируемыми логическими вентилями». Органические письма . 7 (23): 5187–5189. дои : 10.1021/ol052020h. ISSN  1523-7060. ПМИД  16268534.
  20. ^ де Сильва, А. Прасанна; Утияма, Сейичи (2007). «Молекулярная логика и вычисления». Природные нанотехнологии . 2 (7): 399–410. Бибкод : 2007NatNa...2..399D. дои : 10.1038/nnano.2007.188. ISSN  1748-3387. ПМИД  18654323.
  21. ^ Андреассон, Иоаким; Пишель, Уве (2015). «Молекулы с чувством логики: отчет о ходе работы». Обзоры химического общества . 44 (5): 1053–1069. дои : 10.1039/C4CS00342J. ISSN  0306-0012. ПМИД  25520053.
  22. ^ Эрбас-Чакмак, Сундус; Колемен, Сафакан; Седжвик, Адам С.; Гуннлаугссон, Торфиннур; Джеймс, Тони Д.; Юн, Джуён; Аккая, Энгин У. (2018). «Молекулярные логические ворота: прошлое, настоящее и будущее». Обзоры химического общества . 47 (7): 2228–2248. дои : 10.1039/C7CS00491E. ISSN  0306-0012. ПМИД  29493684.
  23. ^ Андреассон, Иоаким; Пишель, Уве (2010). «Умные молекулы за работой — имитирование сложных логических операций». хим. Соц. Преподобный . 39 (1): 174–188. дои : 10.1039/B820280J. ISSN  0306-0012. ПМИД  20023848.
  24. ^ аб Лю, Лицзюнь; Лю, Пинпин; Га, Лу; Ай, июнь (16 ноября 2021 г.). «Достижения в области применения молекулярных логических вентилей». АСУ Омега . 6 (45): 30189–30204. doi : 10.1021/acsomega.1c02912. ISSN  2470-1343. ПМЦ 8600522 . ПМИД  34805654. 
  25. ^ Бхат, Махеш П.; Винаяк, Шраддха; Ю, Цзинсянь; Юнг, Хо-Янг; Куркури, Махавир (13 ноября 2020 г.). «Колориметрические рецепторы для обнаружения биологически важных анионов и их применение при создании молекулярных логических ворот». ХимияВыбрать . 5 (42): 13135–13143. дои : 10.1002/slct.202003147. ISSN  2365-6549. S2CID  228845587.
  26. ^ Вэнь, Сяое; Ян, Ли; Фань, Чжэфэн (2021). «Многочувствительный флуоресцентный зонд на основе АИЭ для определения Fe3+, общего неорганического железа и CN- в водной среде и его применение в логических элементах». 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 элементов». doi :10.1021/acs.analchem.0c01022.s001 . Проверено 15 февраля 2023 г. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |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; Донг, Яфэй (29 сентября 2018 г.). «Многофункциональный молекулярный зонд для обнаружения Hg2+ и Ag+ на основе ионно-опосредованного несоответствия оснований». Датчики . 18 (10): 3280. Бибкод : 2018Senso..18.3280W. дои : 10.3390/s18103280 . ISSN  1424-8220. ПМК 6211076 . ПМИД  30274296. 
  30. ^ «Как раковые клетки учатся сопротивляться химиотерапии». Природа . 579 (7799): 323. 13.03.2020. Бибкод : 2020Natur.579R.323.. doi : 10.1038/d41586-020-00722-0. ISSN  0028-0836. S2CID  212742239.
  31. ^ Юэ, Ренье; Чен, Ми; Ма, Нэн (22 июля 2020 г.). «Двойная система высвобождения лекарств, запускаемая микроРНК, для комбинированной химиотерапии и генной терапии с логическим управлением». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 12 (29): 32493–32502. doi : 10.1021/acsami.0c09494. ISSN  1944-8244. PMID  32573191. S2CID  219982593.
  32. ^ Чжан, Сыци; Ченг, Цзяси; Ши, Вэй; Ли, Кай-Бин; Хан, Де-Ман; Сюй, Цзин-Цзюань (21 апреля 2020 г.). «Создание биомиметической наноканальной логической платформы и ее применение для интеллектуального обнаружения микроРНК, связанных с раком печени». Аналитическая химия . 92 (8): 5952–5959. doi : 10.1021/acs.analchem.0c00147. ISSN  0003-2700. PMID  32207618. S2CID  214628829.
  33. ^ Юэ, Ренье; Ли, Чжи; Ван, Ганглин; Ли, Цзюньин; Ма, Нэн (25 января 2019 г.). «Логическое зондирование микроРНК в живых клетках с использованием ДНК-программируемой сети наночастиц с высоким усилением сигнала». Датчики СКУД . 4 (1): 250–256. doi : 10.1021/acsensors.8b01422. ISSN  2379-3694. PMID  30520293. S2CID  54486452.
  34. ^ Пэн, Инь; Чжоу, Вэньцзяо; Юань, Руо; Сян, Юн (2018). «Молекулярные логические схемы с двумя входами для чувствительного и одновременного обнаружения нескольких микроРНК из опухолевых клеток». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 264 : 202–207. Бибкод : 2018SeAcB.264..202P. дои :10.1016/j.snb.2018.02.043. S2CID  103487434.
  35. ^ Озлем, Сурие; Аккая, Энгин У. (14 января 2009 г.). «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. дои : 10.1021/ja808389t. hdl : 11693/22855. ISSN  0002-7863. PMID  19086786. S2CID  207134456.
  36. ^ Черч, Джордж М.; Гао, Юань; Косури, Шрирам (28 сентября 2012 г.). «Хранение цифровой информации следующего поколения в ДНК». Наука . 337 (6102): 1628. Бибкод : 2012Sci...337.1628C. дои : 10.1126/science.1226355. ISSN  0036-8075. PMID  22903519. S2CID  934617.
  37. ^ Адлеман, Леонард М. (11 ноября 1994 г.). «Молекулярный расчет решений комбинаторных задач». Наука . 266 (5187): 1021–1024. Бибкод : 1994Sci...266.1021A. дои : 10.1126/science.7973651. ISSN  0036-8075. ПМИД  7973651.
  38. ^ Окамото, Акимицу; Танака, Кадзуо; Сайто, Исао (1 августа 2004 г.). «Логические ворота ДНК». Журнал Американского химического общества . 126 (30): 9458–9463. дои : 10.1021/ja047628k. ISSN  0002-7863. ПМИД  15281839.
  39. ^ Мэсси, Мелисса; Мединц, Игорь Л.; Анкона, Марио Г.; Алгар, В. Расс (8 августа 2017 г.). «FRET с временным регулированием и фотонные молекулярные логические ворота на основе ДНК: И, ИЛИ, И-НЕ и НО». Датчики СКУД . 2 (8): 1205–1214. doi : 10.1021/acsensors.7b00355. ISSN  2379-3694. ПМИД  28787151.
  40. ^ Кэмпбелл, Элеонора А.; Петерсон, Эван; Колпащиков, Дмитрий М. (24 марта 2017 г.). «Самособирающиеся молекулярные логические вентили на основе плиток кроссовера ДНК». ХимияФизХим . 18 (13): 1730–1734. дои : 10.1002/cphc.201700109. ISSN  1439-4235. ПМИД  28234410.
  41. ^ Бадер, Антуан; Кокрофт, Скотт Л. (07 марта 2018 г.). «Одновременная логика G-квадруплексной ДНК». Химия - Европейский журнал . 24 (19): 4820–4824. doi : 10.1002/chem.201800756. ISSN  0947-6539. ПМИД  29446498.
  42. ^ Чаттерджи, Гураб; Далчау, Нил; Маскат, Ричард А.; Филлипс, Эндрю; Зеилиг, Георг (24 июля 2017 г.). «Пространственно-локализованная архитектура для быстрых и модульных вычислений ДНК». Природные нанотехнологии . 12 (9): 920–927. Бибкод :2017NatNa..12..920C. дои : 10.1038/nnano.2017.127. ISSN  1748-3387. ПМИД  28737747.
  43. ^ Трегубов, Андрей А.; Никитин Петр Иванович; Никитин Максим П. (24 октября 2018 г.). «Передовые интеллектуальные наноматериалы с интегрированной логикой и биокомпьютерами: рассвет тераностических нанороботов». Химические обзоры . 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.; Мельман, Галина; Шанзер, Авраам (1 января 2007 г.). «Молекулярный замок клавиатуры: фотохимическое устройство, способное авторизовать ввод пароля». Журнал Американского химического общества . 129 (2): 347–354. дои : 10.1021/ja065317z. ISSN  0002-7863. ПМИД  17212414.
  47. ^ Дерик, В.; Мартель, Р.; Аппенцеллер, Дж.; Авурис, доктор философии (01 сентября 2001 г.). «Меж- и внутримолекулярные логические ворота из углеродных нанотрубок». Нано-буквы . 1 (9): 453–456. Бибкод : 2001NanoL...1..453D. дои : 10.1021/nl015606f. ISSN  1530-6984.

Внешние ссылки