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身边的科学: 蛋白开关

来源:网络资源 文章作者:奥数网整理 2018-06-01 14:51:13

  蛋白开关

  1958年,吉尔比把一个电路的整组元件、配件,连接在一个小小的晶体上面。也就是说,他把晶体管、线圈、电阻、电容等,集合成为一个单一的整体,做在一小块薄薄的硅片上。这就是世界上第一个“集成电路”。

  从那年算起到今天,虽说还不足25年,但微电子学的发展却已经达到了令人乍舌的程度。比方说,现代的“超大规模集成电路”,可以在一块绿豆切面大小、薄如纸张的硅片上,制成64-128万个电路。要是这么多的电路用真空电子管、常规的线圈、电阻器、电容器等来制作,那么,恐怕得堆上满满的一房间呢。

  然而微电子学还要发展下去,因为从理论上讲,一块绿豆切面大小的硅片上,可以制作上亿个电路。对于极其微小而又如此复杂的集成电路,使用什么样的开关来控制呢?

  科学家从生物学中得到了启发。比如红血球细胞里的血红蛋白,当它所带的电荷发生变动时,它的形状就会发生小小的变化,而正是这种形状上的细微变化,可以合适地用来充当理想的电子开关。因为,如果说蛋白的一种形状是代表电路接通的话,那么另一种形状就表示电路的断开。这完全符合“二进位制”的算法语言,也就是电路接通是“l”,电路断开是“0”,这是电脑的基础。

  由蛋白制成的开关,它的大小是以几个毫微米来计算的,而1个毫微米才不过是玉米长度的十亿分之一。