Исследователи из Университета Лидса использовали тип бактерии, которая "поедает" железо, для создания поверхности магнитов, подобной тем, которые встречаются в традиционных жестких дисках, и проводки.

Команда также начала понимать, как белки внутри этих бактерий собирают, формируют и позиционируют эти "наномагниты" внутри своих клеток и теперь могут воспроизводить это поведение вне бактерий.

Возглавляемая доктором Сарой Станиланд из Школы физики и астрономии Университета в давнем сотрудничестве с Токийским университетом сельского хозяйства и технологии, команда надеется разработать подход "снизу вверх" для создания более дешевой и экологически чистой электроники будущего.

Доктор Станиланд сказал: "Мы быстро достигаем пределов традиционного электронного производства, поскольку компьютерные компоненты становятся меньше. Машины, которые мы традиционно использовали для их создания, неуклюжи в таких малых масштабах. Природа предоставила нам идеальный инструмент для обхода этой проблемы ".

Магнитная матрица была создана аспиранткой из Лидса Джоанной Галлоуэй с использованием белка, который создает совершенные нанокристаллы магнетита внутри бактерии Magnetospirillum magneticum. В процессе, похожем на печать картофеля в гораздо меньшем масштабе, этот белок прикрепляется к золотой поверхности в шахматном порядке и помещается в раствор, содержащий железо.

При температуре 80 ° C на участках поверхности, покрытых белком, образуются кристаллы магнетита аналогичного размера. Сейчас команда работает над уменьшением размера этих островков магнитов, чтобы создавать массивы из отдельных наномагнитов. Они также планируют варьировать магнитные материалы, которыми может управлять этот белок. Эти следующие шаги позволят каждому из этих наномагнитов хранить один бит информации, что позволит создавать более совершенные жесткие диски.

"Используя современный метод "сверху вниз" - по сути, лепку крошечных магнитов из большого магнита - становится все труднее производить маленькие магниты того же размера и формы, которые необходимы для хранения данных", - сказала Джоанна Галлоуэй. "Используя метод, разработанный здесь, в Лидсе, белки выполняют всю тяжелую работу; они собирают железо, создают наиболее магнитное соединение и раскладывают его в кубики правильного размера".

Другой белок был использован для создания крошечных электрических проводов доктором Масаеси Танакой во время командировки в Лидс из Токийского университета сельского хозяйства и технологии. Эти "нанопроволоки" сделаны из "квантовых точек" - частиц сульфида меди, индия и цинка, которые светятся и проводят электричество, - и окружены молекулами жира, или липидами.

Магнитные бактерии содержат белок, который формирует мини-отсеки для наномагнитов, которые будут сформированы с использованием липидов клеточной мембраны. Доктор Танака использовал аналогичный белок для изготовления трубок из жира, содержащих квантовые точки - проводки на биологической основе.

"Можно настроить эти биологические провода так, чтобы они имели определенное электрическое сопротивление. В будущем их можно будет выращивать подключенными к другим компонентам как часть полностью биологического компьютера ", - сказал доктор Танака.

Исследовательская группа и команда Токийского университета сельского хозяйства и технологии, возглавляемая профессором. Тадаши Мацунага, теперь планируем изучить биологические процессы, лежащие в основе поведения этих белков. "Наша цель - разработать набор белков и химических веществ, которые можно было бы использовать для выращивания компьютерных компонентов с нуля", - добавляет д-р Станиланд.

В журнале Small опубликованы статьи о биотемплированных массивах магнитных наночастиц и изготовлении липидных канальцев со встроенными квантовыми точками с помощью мембранного тубулирующего белка.

Это исследование финансируется Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC), Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам (BBSRC) и Программой международных стипендий Ньютона Королевского общества.