Chimica e informatica: arriva il chip "a bolle"

Chimica e informatica: arriva il chip "a bolle"

I ricercatori del MIT mettono a punto una tecnologia che consente di realizzare appositi chip con funzioni di analisi chimica utilizzando piccole bolle di fluidi che simulano il comportamento degli elettroni

di Andrea Bai pubblicata il , alle 14:34 nel canale Software
 

Un gruppo di ricercatori del Center of Bits and Atoms del MIT (Massachussets Institute of Technology) ha messo a punto una nuova particolare tecnologia applicabile al campo della microfluidica ed in particolare alla realizzazione pratica dei cosiddetti "lab-on-a-chip", ovvero "laboratori" chimici nello spazio di un chip.

Il concetto di "lab-on-a-chip" si è fatto strada agli inizi degli anni '90, quando grazie allo sviluppo degli studi relativi alla microfluidica (di fatto la manipolazione e lo studio dei fluidi su scala micrometrica) è divenuta possibile la realizzazione di particolari dispositivi costituiti da una complessa rete di canali e pozzetti incisi su chip in vetro o polimerici per realizzare dei piccoli laboratori chimici in miniatura. Il principale vantaggio rappresentato dall'impiego di queste soluzioni è facilmente individuabile nella bassissima quantità di reagenti necessari a condurre le analisi (nell'ordine dei nanolitri): si rende così possibile lo studio di reazioni che coinvolgono reagenti particolarmente costosi o pericolosi per l'uomo, oltre ad un più rapido processo delle reazioni stesse.

Tuttavia i sistemi lab-on-a-chip richiedono l'impiego di ingombranti sistemi di controllo a valvole, che li rendono troppo lenti per la computazione di analisi e applicazioni critiche. Ed è a questo punto che entra in gioco la nuova tecnologia, chiamata "bubble logic", sviluppata dai ricercatori del MIT. Come si può intuire dal nome stesso della nuova tecnologia, i ricercatori sono stati in grado di impiegare una serie di microscopiche bollicine (grazie all'utilizzo di fluidi non mescolabili, come acqua e olio ad esempio) per simulare il movimento degli elettroni che avviene all'interno di un microprocessore tradizionale.

Le bollicine possono così fluire all'interno dei canaletti del particolare chip e modificare il proprio percorso a seconda della loro massa o del loro diametro. In questo modo le bollicine possono trasportare una quantità precisa di reagente verso una posizione determinata. Il sistema di controllo, quindi, non è più esterno ma integrato direttamente sul chip. Questo particolare processo riesce di fatto a fondere la chimica pura con la computazione: una bollicina oltre ad essere interpretabile come un bit di informazione, è in grado di trasportare un carico chimico.

La lettura delle informazioni avviene tramite l'impiego di un qualche dispositivo ottico, anche se il gruppo di ricerca ha già paventato la possibilità di utilizzare sensori di pressione e di capacità.

Un sistema basato su questa tecnologia è caratterizzato da una velocità computazionale inferiore di diversi ordini di grandezza rispetto a quella dei processori tradizionali, ma comunque 100 volte più veloce rispetto agli attuali chip microfluidici basati su sistemi di controllo esterni.

Oltre alla possibilità di realizzare sistemi di controllo integrati, la tecnologia bubble logic permetterà quindi lo sviluppo di vere e proprie "memorie chimiche" in grado di immagazzinare moltissimi reagenti che potranno essere impiegati ed utilizzati da appositi gate logici realizzati mediante la stessa tecnologia.

43 Commenti
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righe9014 Febbraio 2007, 15:05 #1
ma... in una reazione chimica prima o poi i reagenti finiscono...
ilperfezionista14 Febbraio 2007, 15:05 #2
bisogna vedere se queste tecnologie arriveranno mai a NOI consumatori... o se per quando arriveranno sara gia tardi perche si saranno trovate vie alternative e piu facili....la facilita prima di TUTTO.!!
dario214 Febbraio 2007, 15:08 #3
ma certo che al mit avranno cervelli spaventosi, chissà quanti brevetti all'anno cacciano
WarDuck14 Febbraio 2007, 15:24 #4
Originariamente inviato da: righe90
ma... in una reazione chimica prima o poi i reagenti finiscono...


In teoria non è detto che tutto il reagente reagisca con l'altro (dipende se questo è limitante). Inoltre le reazioni arrivano ad un equilibro che può essere modificato in entrambi i versi (verso i reagenti o verso i prodotti) grazie a variazioni di volume o di concentrazione...

(ditemi se sbaglio)
zanna8714 Febbraio 2007, 15:25 #5
questa scoperta è a dir poco geniale...
iaio14 Febbraio 2007, 15:27 #6
mah!!! non capisco a cosa serva sviluppare queste tecnologie...sono 100/1000 volte + lente del silicio...il costo non credo sia inferiore...mi sembrano tutti soldi buttati via!
Fx14 Febbraio 2007, 15:31 #7
sono l'unico che non riesce a capire di preciso quale sia il vantaggio dell'ottenere una capacità computazionale in questo modo? anche perchè il prossimo passo è spostare i fotoni al posto degli elettroni, esattamente nella direzione opposta a quanto si propone qui, ovvero spostare molecole...

ne intravedo invece l'utilità ai fini di ricerca ma... per il resto, processori e memorie, proprio no
fgpx7814 Febbraio 2007, 15:49 #8
Funziona col Wii??
:P
Gyxx14 Febbraio 2007, 15:53 #9

Toh, hanno simulato un neurone ....

Quello descritto non è altro che il sistema di comunicazione di un neurone con un altro : + che di invenzione innovativa, ancora una volta sembra una ottima simulazione di qualcosa che la natura ha già inventato da tempo ;-) ...


Saluti,

Gyxx
liviux14 Febbraio 2007, 15:57 #10
Originariamente inviato da: iaio
mah!!! non capisco a cosa serva sviluppare queste tecnologie...sono 100/1000 volte + lente del silicio...il costo non credo sia inferiore...mi sembrano tutti soldi buttati via!

Occhio a non saltare troppo in fretta dal "Non capisco a cosa serva" al "Mi sembra inutile"! L'articolo spiega l'utilizzo di questa tecnologia: controllare microscopici analizzatori chimici (che per qualche motivo non sono interfacciabili col comune silicio) mediante logica booleana implementata con bolle e canali al posto di impulsi elettrici e semiconduttori.
Non c'entra nulla col calcolo generico dei nostri PC, per i quali va benissimo il silicio. Quindi mi pare inutile lamentarsi che la cosa non si traduca in computer migliori per i consumatori. Se un giorno questa tecnologia arriverà sul mercato, sarà sotto forma di una scatolina nella quale mettere una goccia del proprio sangue (o saliva o altro) per ricevere in pochi minuti un resoconto completo sul nostro stato di salute che attualmente richiede un mese di code in ospedale per fare tutte le analisi necessarie.
A parte questo, per un informatico è sempre interessante vedere implementata la logica booleana con mezzi diversi dal solito.

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