泡沫邏輯打造芯片實(shí)驗(yàn)室

長期以來，科學(xué)家們一直在嘗試研制一種“芯片實(shí)驗(yàn)室”。顧名思義，這種輕便的裝置能夠完成通常在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中才能進(jìn)行的復(fù)雜分析，同時(shí)，這種工具還能極大減少與試驗(yàn)有關(guān)的昂貴或危險(xiǎn)材料的用量。如今，研究人員報(bào)告說，一項(xiàng)顯微泡沫新技術(shù)使得這種神奇的裝置向著現(xiàn)實(shí)又邁進(jìn)了一步。

    設(shè)計(jì)芯片實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)zui大障礙就是那些棘手的閥門和控制器——它們在一些臨界應(yīng)用中往往速度過于緩慢，例如制藥公司的大規(guī)模分析或反恐篩查等。而這種名為泡沫邏輯的新技術(shù)能夠使納米量級的化學(xué)物質(zhì)小滴在一個(gè)微處理器的電路中模擬電子的運(yùn)動。這些化學(xué)物質(zhì)小滴在充滿了水或油的微通道中運(yùn)行——無論哪一種介質(zhì)都不會使其溶解——并根據(jù)自身大小或直徑的微妙差異自動轉(zhuǎn)換著路徑。在此基礎(chǔ)上，這些化學(xué)物質(zhì)小滴能夠向的位點(diǎn)傳送數(shù)量的物質(zhì)。美國劍橋市麻省理工學(xué)院（MIT）的計(jì)算機(jī)學(xué)家Neil Gershenfeld指出：“泡沫邏輯技術(shù)將化學(xué)與計(jì)算融合在一起，從而使一個(gè)數(shù)字比特能夠攜帶一個(gè)化學(xué)有效載荷。”

    在2月9日出版的《科學(xué)》雜志上，Gershenfeld和同事描述了他們?nèi)绾卫眠@項(xiàng)新技術(shù)，通過一系列泡沫的存在或缺失代替?zhèn)鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)電路的“開”或“閉”的二進(jìn)制語言。zui終的結(jié)果顯示，這些由玻璃管和液體構(gòu)成的裝置具有與微處理器同樣的功能。而根據(jù)手頭的工作或化學(xué)分析的要求，類似的裝置還可以提供由一系列不同物質(zhì)組成的泡沫。研究人員表示，盡管在數(shù)量級上仍然遜于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，但泡沫邏輯技術(shù)的運(yùn)行速度要比現(xiàn)有微流體芯片快約100倍。而這一速度足以制成化學(xué)“存儲器”，用來像計(jì)算機(jī)儲存數(shù)據(jù)那樣儲存數(shù)千種物質(zhì)，并能快速檢索并分配這些物質(zhì)。

    美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆市布蘭德斯大學(xué)的化學(xué)家Irving Epstein表示，這項(xiàng)研究成果“創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，使我們距離構(gòu)造微流體'思維裝置’的目標(biāo)又近了一步”。
泡沫邏輯打造芯片實(shí)驗(yàn)室