• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Hur kemiska reaktioner beräknas

    Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain

    En enda molekyl innehåller en mängd information. Det inkluderar inte bara antalet av varje typ av ingående atom, men också hur de är ordnade och hur de knyter sig till varandra. Och under kemiska reaktioner, den informationen bestämmer resultatet och omvandlas. Molekyler kolliderar, bryta isär, åter samla, och bygga om på förutsägbara sätt.

    Det finns ett annat sätt att se på en kemisk reaktion, säger Santa Fe Institute extern professor Juan-Pérez Mercader, som är fysiker och astrobiolog baserad vid Harvard University. Det är en sorts beräkning. En datorenhet är en som tar information som sin indata, omvandlar sedan den informationen mekaniskt och producerar en del utdata med ett funktionellt syfte. Indata och utdata kan vara nästan vad som helst:siffror, brev, objekt, bilder, symboler, eller något annat.

    Eller, säger Pérez-Mercader, molekyler. När molekyler reagerar, de följer samma steg som beskriver beräkning:Input, omvandling, produktion. "Det är en beräkning som styr när vissa händelser äger rum, säger Pérez-Mercader, "men på nanometerskala, eller kortare."

    Molekyler kan vara små, men deras potential som beräkningsverktyg är enorm. "Detta är ett mycket kraftfullt datorverktyg som måste utnyttjas, " han säger, notera att en enda mol av ett ämne har 10^23 elementära kemiska processorer som kan beräknas. De senaste åren, Pérez-Mercader har utvecklat ett nytt område som han kallar "native chemical computation." Det är ett mångfacetterat uppdrag:Han vill inte bara utnyttja kemisk datoranvändning utan också hitta utmaningar som den är bäst lämpad för.

    "Om vi ​​har en sådan enorm makt, vilka typer av problem kan vi ta itu med?" frågar han. De är inte desamma som de som kan lösas bättre med en superdator, han säger. "Så vad är de bra för?"

    Han har några idéer. Kemiska reaktioner, han säger, är väldigt bra på att bygga saker. Så 2017, hans grupp "programmerade" kemiska reaktioner för att använda ett gäng molekyler för att sätta ihop en behållare. Experimentet visade att dessa molekyler, på sätt och vis, kunde känna igen information – och omvandla den på ett specifikt sätt, analogt med beräkning.

    Pérez-Mercader och hans chefssamarbetspartner i projektet, kemiingenjör Marta Dueñas-Díez vid Harvard och Repsol Technology Lab i Madrid, publicerade nyligen en översyn av deras framsteg inom kemisk beräkning. I det, de beskriver hur kemiska reaktioner kan användas, i ett labb, att bygga ett brett utbud av välbekanta datorsystem, från enkla logiska grindar till Turing-maskiner. Deras resultat, säger Pérez-Mercader, föreslår att om kemiska reaktioner kan "programmeras" som andra typer av datormaskiner, de kan utnyttjas för tillämpningar inom många områden, inklusive intelligent läkemedelstillförsel, neurala nätverk, eller till och med konstgjorda celler.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com