DNA و استفاده آن در صنعت

صفحه 1:
بسمه تعالى 8 ولستفاهه آزدر صنعت مهمررضا شفیعیان ۸۵۳۴۷۱۵۰۷ استار راهنماهء‌چتاب آقای ركتر شفيها 

صفحه 2:
مقدمه * مطلبق قانون مور آکرمهبا ۳۳۳() هر ۱۸ ماه تعداد قطعات الکترونیکی موجود در تراشههای کامپیوتری ()دو برابر میشود و سرعت نیز چند برابر افزليش مییابد. از طرفی هر روز شاهد کوچکتر شدن وسایل الکترونیکی هستیم؛ اما بالاخره سرعت فیزیکی و کوچکسازی برای ریزپردازندهیهایحوح سم«( سیلیکونی (نیمههادی به کار رفته در ساخت مدارهای الکترونیکی) به پایان خواهد رسید؛ به طوری که از نظر ساخت کارخانهای با مشکل روبهرو خواهیم شد. 

صفحه 3:
ساختار 006 . مولکول 9 ‎DOB‏ مارپیچی دوگانه است و برای تجسم این مارپیچ» «ستون فقرات» متناوبی از گروههای فسفات و قند را در نظر بگیرید که حول یک استوانه فرضی بلنده پیچیده شده باشد؛ این یکی از رشتههای مارپیچ دوگانه است. * در ماربيج 00008 ‎٠‏ دو رشته وجود دارد که توسط بازهایی که بیرون از رشتهها به سمت مولکول قرار دارنه با تشکیل پیوندهای شیمیایی ضعیف یکدیگر را نگه میدارند. * ۲ در0606) . چهار نوع نوکلئوتید واحد ساختاری0606) وجود دارد که عبارتند از آدنین(» تیمین "1» سیتوزین() وگوانین 9) A د لل 

صفحه 4:
شباهت سیستم های کامپیوتری و 200) * میزان آدنین و تیمین برابر است؛ زیرابازهای آدنین در یکی از دو رشته. هميشه به تيمين رشته مقابل میپیوندد. به طور مشابهى ميزان كوانين با سيتوزين نيز برابر است؛ زيرا دو باز در مولكول 66006 , همواره به هم ييوند ميخورند. از اينروه اكر دو رشته مولكول 9 با شکستن پیوندهای ‎Qe‏ بازها جدا شهند. هر رشته تمام اطلاعات لازم جهت سنتز رشته مقابل را فراهم میکند. 

صفحه 5:
شباهت سیستم های کامپیوتری و ‎DDD‏ توانايى خود همانندسازی06(6) , قبلیتی است که هر مولکول فرضی به عنوان ماده زنتيكى بايد آن را داشته باشد. 00009)نيز اين كونه است؛ به طوری كه با جدا شدن هر دو رشته ماربيج از هم و سيس الكو قرار دادن هر رشته براى سنتز رشته جديدء همانندسازى ميكند. مهمتر اينكه مدل واتسون - كريك نشان داد که اطلاعات به نحوى در ردیف بازهای مولکول 26(69آکرمزشده است؛ درست و همانند آن چه که در کامپیوترها اتفاق میافتد؛ یعنی ذخیره دادهها به صورت رشتهیهای دودویی 0۳۶ )متشکل از دو رقم ۰ و ۱ میباشد. 

صفحه 6:
مزايا تراكم دادهاى 000009 يا همان حجم اطلاعاتی که میتواند در خود نگه داره در مقایسه با کامپیوترهای امروزی» فوقالعاده است. لین در حللی است که بیش از ۰ تریلیون مولکول 0۱60068) در یک سانتیمتر مکعب (۰/۰۶ اینچ مکعب) جای ميكيرد. با اين حجم از 0000© ميتوان ‎٠١‏ ترا بايت ‎٠٠٠١(‏ كيكا بايت) اطلاعات زا دخیزه موديو +1 جرزليون محاسيه (1 در يكب لحظبيه [نساع ‎sis‏ ‏همچنین یک گرم 8 ختدك كه تقريياً به أندازه نصف يك حبه قند ست میتولند اطلاعات یک تریلیون 260)را در خود ذخيره كند تراكم موءثر 00000 ‎Veins Spas‏ ار بیشتر از هارد دیسکهای مدرن است. 4 

صفحه 7:
ویژگی های قطعات الکترونیکی مولکولی * 000000 ب صویت‌طبیعی‌دو تااز سه پیژگی‌عمده لی‌که از قطعات | اکترونیکی‌مولکولی|نتظار می‌رود. از خود ن شان‌می‌دهد که لینهیژگی‌ه عبایتند از : * شناسائی و ساختاربندی قابل تعیین در مورد ترتيب و طول * شناساتی و ساختاربندی قابل تعیین در مورد طول * برای اجرای مشتقات 606069 برای کاربردهای دستگاه های الکتریکی مورد نیاز است هدلیت الکتریکی است که هنوز در مور و مجادله است. 

صفحه 8:
قابلیت های 0006 "* در طبیعت آنزیمهایی وجود دارد که مولکول 0606) را ۸میکنند. آنزیمهایی هستند که عمل۳۳9۸۲ انجام میدهند و آنزیمهلیی برای 7۳۳7 و نیز آنزیمهایی برای تعمیر -۲7#سولکول6(6) وجود دارند و حتی چیزی فرلتر از اینها و همانند یک واحد پردازش مرکزی کامپیوتر (6() وجود دارد که دارای یک سری از اعمال پایه. نظیر عملیات جمع ج انتقال بیتی :راو عملگرهای منطقی ‎ojlel be ay af Col BDO-OR-DOT-DOR‏ بسیاری از محاسبات پیچیده را میدهند. 

صفحه 9:
آینده سیستم های کامپیوتری * نانوکامپیوترها با موادی در ایعاد مولکولی سر و کار دارند و نویدبخش ساخت کامپیوترهای بسیار کوچک و سریعتر هستند. از سری كامييوترهاى در ابعاد نلنوء کامپیوترهای 06068 میباشند که ترکیبی از مولکول 696006 به همراه آنزیمهای پردازش مولکول و چند قطره لب میباشند. ورودی» خروجی و برنامه نرمافزاری ماشین تورینگ» همگی از مولکول 602669 ساخته شدهاند. 

صفحه 10:
مزیت رایانه های ژنتیکی ۳ ۱-اين ریانه ها بسیار کوچک ولی با ظرفیت بالا هستند. ۲ ۲-یک پوند دی آن ای ظرفیتی بیشتر از تمامی رایانه های موجود دارد. ۲ ۲-سرعت و حجم محاسیات بسیار بالا می رود. ۲ ۴-قدرت محاسباتی لین رایلنه به اندازه ی اشک چشم از سوپر رایلنه ها بیشتر است. 5 ۵-دی ان ای از سلول های ارگانیزمیست که در دسترس و ارزان است و مشكلات سمى بودن و جذب در طبيعت را ندارد. 

صفحه 11:
تراشه های سیلیکونی چگونه ساخته می شوند؟ * مراحل تولید تراشه های سیلیکونی به شرح زیر * ۱-تبدیل ماسه به سیلیکون * ۲-ساخت کریستال های استوانه ای * ۳-برش استوانه ها به ورقه های نازک سیلیکونی * ۴-ساخت لایه ی اکسیدی الگو * ۵-ساخت مناطق ا * ۶حاجتماع درگاه ها و اتمام موسفت * ۷تصال موسفت ها با لایه های مس * ۸عتمام چرخه یپ و پی‌عتایپ *چیدن چیپس ها از خوب به بد ۰بسته بندی برای لرزیابی در جهان واقعی 

صفحه 12:


صفحه 13:


صفحه 14:
‎ee‏ ۳-برش استوانه ها به ورقه های نازک ‎ 

صفحه 15:
: ‏د‎ ‎1 ‎a 

صفحه 16:
۵-ساخت مناطق ان-تایپ و بی-تایب سسسسی ‎HTT EE‏ سم اااااا۱۱۱۱۱۱۱ - 1۳۳ || ‎ae So‏ * سسسب ۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۱۲ Photoresst Neype source snd deain regione being created water He ‏موش‎ ‎6 

صفحه 17:


صفحه 18:
۷-اتصال موسفت ها با لابه های مس ‘sicon dione Ethant insulating layer ydrofluoic acid) —® 2° = A B 6 Ethant Solution of copper sats (Hydroivorc acid) ‏مت مت‎ 6 applied Copper layer built up by ‏دسي‎ ‏تالا‎ make contact withthe MOSFETs that are buried Under an insulating ayer ofatcan oxide F 0 

صفحه 19:


صفحه 20:
٩-چیدن‏ چیپس ها از خوب به بد 

صفحه 21:


صفحه 22:


DNAو استفاد ه آندر ص نعت محمدرضا شفیعیان 85471507 استاد راهنما:جناب آقای دکتر شفیعا 1 مقدمه ‏ 2 مطابق قانون مور Moor Law1هر 18ماه ،تعداد قطعات الکترونیکی موجود در تراشههای کامپیوتری Chipدو برابر میشود و س رعت نی ز چند برابر افزایش مییابد .از طرفی هر روز شاهد کوچکتر شدن وسایل الکترونیکی هستیم؛ ام ا باالخره س رعت فیزیک ی و کوچکسازی برای ریزپردازندههایMicroprocessorس یلیکونی (نیمههادی ب ه کار رفته در ساخت مدارهای الکترونیکی) به پایان خواهد رسید؛ به طوری که از نظر ساخت کارخانهای با مشکل روبهرو خواهیم شد. ساختار DNA ‏ ‏ ‏ 3 .مولکول DNA 2مارپیچی دوگانه است و برای تجسم این مارپیچ« ،ستون فقرات» متناوبی از گروههای فسفات و قند را در نظر بگیرید که حول یک استوانه فرضی بلند ،پیچیده شده باشد؛ این یکی از رشتههای مارپیچ دوگانه است. در مارپیچ ، DNAدو رشته وجود دارد که توسط بازهایی که بیرون از رشتهها به سمت مولکول قرار دارند ،با تشکیل پیوندهای شیمیایی ضعیف یکدیگر را نگه میدارند. .2در ، DNAچهار نوع نوکلئوتی د واح د س اختاری DNAوجود دارد ک ه عبارتند از آدنین ،Aتیمین ،Tسیتوزین CوگوانینG شباهت سیستم های کامپیوتری و DNA ‏ ‏ 4 میزان آدنین و تیمین برابر است؛ زیرا بازهای آدنین در یکی از دو رشته ،همیشه به تیمین رشته مقابل میپیوندد. ب ه طور مشابه ی میزان گوانی ن ب ا س یتوزین نی ز برابر است؛ زیرا دو باز در مولکول ، DNAهمواره به هم پیوند میخورند .از اینرو ،اگر دو رشته مولکول ‏DNAبا شکستن پیوندهای بین بازها جدا شوند ،هر رشته تمام اطالعات الزم جهت سنتز رشته مقابل را فراهم میکند. شباهت سیستم های کامپیوتری و DNA ‏ 5 توانایی خود همانندسازی ، DNAقابلیتی است که هر مولکول فرضی به عنوان ماده ژنتیکی باید آن را داشته باشدDNA .نیز این گونه است؛ به طوری که با جدا شدن هر دو رشته مارپیچ از هم و سپس الگو قرار دادن هر رشته برای سنتز رشته جدید ،همانندسازی میکند .مهمتر اینکه مدل واتسون -کریک نشان داد که اطالعات ژنتیکی به نحوی در ردیف بازهای مولکول DNAرمزشده است؛ درست و همانند آن چه که در کامپیوترها اتفاق میافتد؛ یعنی ذخیره دادهها به صورت رشتههای دودویی Binaryمتشکل از دو رقم 0و 1میباشد. مزایا ‏ 6 تراکم دادهای DNAیا همان حجم اطالعاتی که میتواند در خود نگه دارد ،در مقایسه با کامپیوترهای امروزی ،فوقالعاده است .این در حالی است که بیش از 10تریلیون مولکول DNAدر یک سانتیمتر مکعب ( 0/06اینچ مکعب) جای میگیرد .ب ا ای ن حج م از DNAمیتوان 10ترا بای ت ( 1000گیگ ا بایت) اطالعات را ذخیره نمود و 10تریلیون محاسبه را در یک لحظه به انجام رساند. همچنین یک گرم DNAخشک که تقریب ًا به اندازه نصف یک حبه قند است میتواند اطالعات یک تریلیون CDرا در خود ذخیره کند .تراکم موءثر DNA حدود 100000بار ،بیشتر از هارد دیسکهای مدرن است. ویژگی های قطعات الکترونیکی مولکولی ‏ ‏ ‏ ‏ 7 DNAب ص ورتط بیع یدو ت ا از س ه ویژگ یعمده ایک ه از ق طعات ا لکترونیکیمولکولیانتظار م یرود ،از خود ن شانم یدهد ک ه اینویژگیها عبارتند از : شناسائی و ساختاربندی قابل تعیین در مورد ترتیب و طول شناسائی و ساختاربندی قابل تعیین در مورد طول برای اجرای مشتقات DNAبرای کاربردهای دس تگاه های الکتریکی مورد نیاز است ،هدایت الکتریکی است که هنوز در مورد DNAطبیعی قابل بحث و مجادله است. قابلیت های DNA ‏ 8 در طبیعت آنزیمهایی وجود دارد که مولکول DNAرا cutمیکنند .آنزیمهایی هستند که عمل pasteانجام میدهند و آنزیمهایی برای copyو نیز آنزیمهایی برای تعمیر repairمولکول DNAوجود دارند و حتی چیزی فراتر از اینها و همانند یک واحد پردازش مرکزی کامپیوتر CPUوجود دارد که دارای یک سری از اعمال پایه ،نظیر عملیات جمع ،add4انتقال بیتی bit-shiftingو عملگرهای منطقی AND-OR-NOT-NORاست که به ما اجازه بسیاری از محاسبات پیچیده را میدهند. آینده سیستم های کامپیوتری نانوکامپیوترها با موادی در ابعاد مولکولی سر و کار دارند و نویدبخش س اخت کامپیوترهای بس یار کوچ ک و س ریعتر هس تند .از سری کامپیوترهای در ابعاد نانو ،کامپیوترهای DNAمیباشند که ترکیبی از مولکول DNAبه همراه آنزیمهای پردازش مولکول و چند قطره آ ب میباشند .ورودی ،خروج ی و برنام ه نرمافزاری ماشی ن تورینگ، همگی از مولکول DNAساخته شدهاند. 9 مزیت رایانه های ژنتیکی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ 10 -1این رایانه ها بسیار کوچک ولی با ظرفیت باال هستند. -2یک پوند دی ان ای ظرفیتی بیشتر از تمامی رایانه های موجود دارد. -3سرعت و حجم محاسبات بسیار باال می رود. -4قدرت محاسباتی این رایانه به اندازه ی اشک چشم از سوپر رایانه ها بیشتر است. -5دی ان ای از س لول های ارگانیزمیس ت ک ه در دس ترس و ارزان است و مشکالت سمی بودن و جذب در طبیعت را ندارد. تراشه های سیلیکونی چگونه ساخته می شوند؟ ‏ مراحل تولید تراشه های سیلیکونی به شرح زیر است: ‏ -1تبدیل ماسه به سیلیکون -2ساخت کریستال های استوانه ای -3برش استوانه ها به ورقه های نازک سیلیکونی -4ساخت الیه ی اکسیدی الگو -5ساخت مناطق ان-تایپ و پی-تایپ -6اجتماع درگاه ها و اتمام موسفت -7اتصال موسفت ها با الیه های مس -8اتمام چرخه -9چیدن چیپس ها از خوب به بد -10بسته بندی برای ارزیابی در جهان واقعی ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ 11 -1تبدیل ماسه به سیلیکون 12 -2ساخت کریستال های استوانه ای 13 -3برش استوانه ها به ورقه های نازک سیلیکونی 14 -4ساخت الیه ی اکسیدی الگو 15 -5ساخت مناطق ان-تایپ و پی-تایپ 16 -6اجتماع درگاه ها و اتمام موسفت 17 -7اتصال موسفت ها با الیه های مس 18 -8اتمام چرخه 19 -9چیدن چیپس ها از خوب به بد 20 -10بسته بندی برای ارزیابی در جهان واقعی 21 22