ساختن از پایین به بالا
جیمز هیث در سرمقاله مهمان چاپشده در سال 1999 در شماره ویژه گزارش تحقیقات شیمی که به علوم نانو اختصاص داشت میگوید : "در سالهای اخیر کمتر لغتی در علوم فیزیک و شیمی به اندازه " علوم نانو" و " نانوتکنولوژی" استعمال – درست یا نادرست- داشته است."هیث -استاد شیمی دانشگاه کالیفرنیا -مینویسد : " چرا این همه علاقهمندی و اغراقگویی؟!" توضیح علاقهمندی نسبتا" ساده است: در 15 سال گذشته ما شاهد انفجار ابزارهای سنجش نسبتا" ارزان قیمت ، مثل میکروسکوپی پروباسکنکننده برای بازبینی و دستکاری مواد در مقیاس طولی نانومتر بودهایم. در همین مدت، رشتههای فراوانی که نامربوط به این رشته بودند (مثل مهندسی برق و زیستشناسی) ، نیز متوجه فهم و کنترل پدیدههای شیمیایی و فیزیکی در این مقیاس طولی و نوعا" 1 تا 100 نانومتر شده بودند. دانشمندان آموختهاند که چگونه اندازه و شکل مواد مختلفی را در سطح اتمی و مولکولی کنترل کنند و در جریان کار آنها خواص جالب توجه و ذاتا" مفیدی را که بسیاری از آنها غیرمنتظره بود، کشف کردند.
چادمیرکین ، یک استاد شیمی که بنیاد نانوتکنولوژی دانشگاه نورثوسترن را اداره میکند، میگوید: " این رشته در حال شکوفهزدن و تبدیل شدن به نیرویی برتر در علم در چندسال آینده است . تقریبا" یک قطار سریعالسیر است، که هیجان زیادی در موردش وجود دارد."با این حال میرکین خاطرنشان میکند : " در این زمینه اغراقگوییهای فراوانی وجود دارد." بسیاری از گزافهگوییها حاصل پیشبینیهای خوشبینانه نانوتکنولوژیستهای آیندهنگر از علوم نانوی ابتدایی کنونی است. مثلا" نظریهپرداز نانوتکنولوژی ، اریک درکسلر، مدیر موسسه Foresight - در پالوآلتوی کالیفرنیا- و بعضی از همکارانش طرح ساخت اتم به اتم بازورهای رباتیک مولکولی را که قادر به ساخت اشیای متفاوتی ازجمله بازوهای رباتیک دیگر هستند ارائه دادهاند. در یک نظریه جسورانه دیگر، ابزارهای رباتیک برنامهریزی شده کوچکتر از 100 نانومترآزادانه در جریان خون انسان حرکت کرده ، سلولهای سرطانی را شناخته و آنها را پیش از تبدیل شدن به تومور به صورت انتخابی نابود میکنند. بسیاری از دانشمندان مشتاق به علوم نانو، این ایدهها را افسانههای علمی تخیلی میدانند. مثلا" فراسر استودارت استاد شیمی دانشگاه UCLA میگوید :" این رشته شروع بدی داشته است . چون تصاویری از این دست در ذهن مردم نقش بسته است؛ مثلا" رباتهای شناکننده در جریان خون که این یا آن موجود پلید را میکشند." در نتیجه این همه علاقه و گزافهگویی، تعریف نانوتکنولوژی تا حدّی نامشخّص میباشد- تا مقداری به خاطر این که محقّقین زیادی ،حتّی آنها که روی سیستمهای میکرومتری کار میکنند، سعی میکنند خودشان را زیر چتر نانوتکنولوژی نگه دارند. بعضی نانوتکنولوژی را با مفهوم درکسلری آن برای ساخت ماشینهای مولکولی قادر به دستکاری ماده با دقّت اتمی بکار میبرند. از سویی دیگر گاهی نانوتکنولوژی به صورتی دربرگیرنده همه ، زیستشناسی مولکولی و شیمی – تصویری که میرکین آن را " احمقانه" مینامد- در نظر گرفته میشود. برای اینکه مطمئن شوید لازم است بدانید شیمیدانان عادت به کار در مقیاس نانو متری داشتهاند ولی به قول میرکین:" ساخت یک ترکیب آن از طریق شیمی سنتری مرسوم، یک نمونه نانوتکنولوژی نیست." ولی به اعتقاد او، استفاده از تکنیکهای خود چیدمانی برای ایجاد اندک اجزای مولکولی که به صورت یک مولکول حلقوی بزرگ با ابعاد چندین نانومتری تلفیق شوند مورد برحقی از نانوتکنولوژی است. مورد دوم دارای این تفاوت عمده است که ساختارها با دستگاههایی که از 15 سال گذشته به قبل موجود نبودهاند ، تولید، توصیف، دستکاری و حتّی دیده میشوند.میرکین تأکید میکند : " نانوتکنولوژی یک رشته وابسته به ابزار است و این ابزارها به مرور در حال بهتر شدن هستند."
استودارت(چپ) و هیث: زنجیره ها، تسبیحها، و شبه تسبیحها
جنبه کلیدی دیگر نانوتکنولوژی این است که مواد نانومتری خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی نسبت به مواد انبوه ارائه میدهند، که میتواند مبنایی برای فناوریهای جدید باشد. مثلا" دانشمندان دریافتند که میتوانند خواص الکترونی –و در نتیجه نوری – ذرات نانومتر ی را با تنظیم اندازه ذره تعیین کنند. بنابراین وقتی فلز طلا به صورت میلههای نانومتری درمیآید، شدت فلوئورسانس آن بیش از 10 میلیون برابر میشود. این تحقیق که اخیرا" توسط گروه مصطفی السّیّد، استاد شیمی بنیاد فنّاوری جورجیا صورت گرفته، مشخّص شده است که طول موج منتشره به طور خطی با افزایش طول میله افزایش مییابد، در حالی که شدّت نور با مجذور طول آن زیاد میشود. السّیّد توضیح میدهد :" این نانوذرات نوع جدیدی از مواد محسوب میشوند، که خواصشان نه تنها به ترکیب شیمیایی،که به اندازه و شکل نیز وابسته است." این خواص برای کاربردهای ذخیره نوری اطلاعات، سیستمهای فوقالعاده سریع ارتباطات دادهای و تبدیل انرژی خورشیدی مورد توجه قرار گرفته اند. نانومواد از قبل نقشی کلیدی در برخی فنّاوری های تجاری بازی میکرده است. ولی این مقاله روی بعضی تحقیقات علوم نانو که چندسال با ثمردهی تجاری فاصله دارد،تمرکز یافته است. هرچند به دلیل نویددهی ایجاد تغییرات شگرف در تولید دستگاهها ، سنسورها، موتورها و بسیاری موارد دیگر، بسیار تکاندهنده است. این وسایل امروزه با یک مدل " بالا به پایین" ساخته میشوند. مثلا" در صنعت میکروالکترونیک از تکنیکهای لیتوگرافیک برای حک کردن بلورسیلیکون برای ایجاد مدارات و ابزارهای میکرومتری استفاده میشود. این تکنیکها اخیرا" به نقطهای پیشرفت کرده است،که اشکالی با ابعاد نانومتری را نیز میتوان ساخت. هر 18 تا 24 ماه که ابزارها ریزتر میشود تعدادی که از آن میتوان در یک چیپ جا داد به دو برابر افزایش مییابد. ولی چیپسازان برای ادامه روند کوچکسازی در دهه آینده به شدت تحت فشار خواهند بود. برای کوچک شدن به حوزه چند نانومتری، چیبها دیگر پاسخگو نخواهند بود . به علاوه هزینه ساخت خطوط تولید جدیدی برای هر نسل جدید جیپگران خواهد بود. نانوتکنولوژی نوید یک راهحل ارزان قیمت " پایین به بالا" را در الکترونیک و دیگر وسایل ساختهشده از اجزای سادهتر مثل مولکولها و نانوساختارهای دیگر را میدهد. این روش مشابه عمل طبیعت در ایجاد ساختمانهای زیستی پیچیده است .سوئیچ کردن با مولکولها :
آزمایشگاه هیث در خط مقدم تلاشهای انجامشده برای ساخت کامپیوتری از پایین به بالا- چیزی که او آن را " نانوکامپیوتر الکترونی با چیدمان شیمیایی" مینامد- است. گروه او با همراهی یک شیمیدان به نام استانلی ویلیامز و یک معمار کامپیوتر به نام فیلیپ کوئک از آزمایشگاههای Hewlett-packard واقع در پالوآلتوی کالیفرینا، سبکهای معماری بسیاری برای چنین ماشینی مطرح کردهاند. و چندی بیشتر با همکاری گروه استودارت در UCLA شروع به ساخت آنها نمودند . هیث خاطرنشان میکند : " وقتی شما به مردم میگویید که میخواهید کامپیوتری بسازید، آنها فکر میکنند شما در حال استخدام شدن در Intel هستید . مقصود ما چنین چیزی نیست." هدف او نشان دادن این مطلب است که یک نانوکامپیوتر ساده را واقعا" میتوان ساخت. او با ذهنی مملو از چالشها میگوید :" ما فکر میکنیم این تمرینی سخت خواهد بود، که سعی کنیم بفهیم چگونه یک چنین ماشینی را میتوان ساخت و سپس آن را عملا" بسازیم." ابتدا هیث توضیح میدهد که پروژه شامل به نخ کشیدن دهها سوئیچ مولکولی و نانوسیم به صورت مدارات منطقی و مدارات حافظه و " فراهمآوری امکان گفتگوی آنها" است. سوئیچهای مولکولیای که محققینی UCLA روی آنها کار میکنند ،" زنجیره"ها(Catennan) ، "تسبیح"ها (Rotaxane) و "شبه تسبیح"هایی است که در دهه گذشته در آزمایشگاه استودارت ایجاد شدهاند. سادهترین مثال این قبیل سوئیچها ، یک حلقه مولکولی است که به صورت مکانیکی به یک حلقه متفاوت دیگر زنجیر شده ( تا یک زنجیره را تشکیل دهد) یا روی یک مولکولی به بند کشیده شده است. ( تا یک تسبیح یا شبه تسبیح را شکل دهد) . در هرکدام از این ساختارها حلقه مزبور میتواند دو موقعیت متفاوت که بیانگر " 0" و " 1" دیجیتالی است داشته باشد، و به کمک اعمال ولتاژهای متفاوت بین این دو حالت سوئیچ کند.به سمت یک استراتژی نانوسلولی :
یک مدل کاملا" متفاوت برای ساخت کامپیوترهای مولکولی از پایین به بالا در مرکز علوم و فناوری نانوی دانشگاه رایس درهوستون پیگیری میشود. استاد شیمی جیمز تور و همکارانش در آنجا سیمهای مولکولی را ساخته و مطالعه کردهاند. نانوسیمهای آنها رشتههای مزدوجی است که در آنها به عنوان مثال حلقههای عاملی بنزن بطور یک در میان با گروههای استیلنی قرار گرفته است. این سیمها گروههای عاملی خاصی در دو سر خود دارند که مثل " گیرههای تمساحی" موجب اتصال سیمها به طلا یا الکترودهای دیگر میشوند. با استفاده از چنین تکنیکهایی تور و همکار تمام وقتش مارک رید، استاد مهندسی برق و فیزیک کاربردی دانشگاه ییل، توانستهاند جریانهای الکتریکی کوچکی را که از میان این سیمها میگذشت، اندازهگیری کنند.آزمایشگاه تورمولکولهای مشابه دیگری نیز ساخته است، مثل حلقههای آروماتیک با گروههای استیلنی یک در میان که به صورت دیودیا سوئیچ مولکولی عمل میکنند. سال گذشته مثلا" تور و رید تک لایهای از چنین مولکولی گزارش کردند، که وقتی تا 60 درجه کلوین سرد میشد، رفتار سوئیچکنندگی غیرعادی نشان میداد که در ابزارهای سیلیکونی مرسوم دیده نشده است.] C&EN,Nov 22,1999,Page11 [Science,286,1550(1990); وقتی به این تک لایه ولتاژی با افزایش منظم اعمال میشد مولکولها تا قبل از یک آستانه ولتاژی، جریان محسوسی را عبور نمیدادند و پس از آن با افزایش ولتاژ جریان به سرعت افزایش یافته و سپس قطع میشد. رید و تور این رفتار سوئیچکنندگی را که به مقاومت تبعیضی منفی ( NDR ) معروف است، در مولکول مشابهی در دمای اتاق نیز مشاهده کردند ، هرچند که تأثیر آن چندان گیرا نبود. از آنجاکه این مولکولها میتوانند بین دو حالت اکسیداسیون پایدار سوئیچ کنند، میتوانند اطلاعات را به شکل "0" (حالت عایق)، یا "1" (حالت رسانا) ذخیره کنند و درنتیجه به عنوان حافظه مولکولی بکار روند.تور: آموزش دهی نانوسلولها برای محاسبه
مولکولهای دارای خواص دستگاهی غیرعادی مثل NDR از منظر علمی ، به گفته هیث ،"بسیار جالب توجه اند. این هیجانانگیز است که شما بتوانید خاصیتی را در یک مولکول با استفاده از تکنیکهای مرسوم بیافرینید و مشاهده کنید که آن خاصیت در یک دستگاه قابل اطمینان با قراردادن آن مولکول بین دو الکترود ، ظهور پیدا کند. این نتیجهای است که هیچکس انتظار دیدنش را نداشت. این به معنای آن است که شما میتوانید به قصر کاملی از وسایل با خواص منحصر به فرد فکر کنید." تورورید در تحقیقاتشان دریافتند که این مولکول در 60 درجه کلوین ، مقاومت منفی جزئی (یک نوع رفتار سوئیچی) از خود بروز میدهد و مثل یک حافظه قادر به ذخیره اطلاعات است. تور امیدوار است که چنین مولکولهای عملکنندهای را برای ساخت یک کامپیوتر مولکولی بکار بگیرد. همانطور که درماه آگوست در یک سخنرانی در همایش ملّی جامعه شیمی آمریکا در واشنگتن ایراد کرد، این کامپیوتر از واحدهای سادهای که " نانوسلول" نامیده میشوند تشکیل شده است. این واحدها بطور شیمیایی خودچیدمان هستند و برای انجام کار لازم برنامهریزی میشوند. فرایندهای خودچیدمانی که در قلب اقدامات دانشگاههای رایس\ییل و UCLA برای ساخت کامپیوتر مولکولی قرار گرفته است، ناکاملند. یعنی قادر به تضمین موقعیت و جهت صحیح یک مولکول خاص نیستند. البته این خیلی مهم نیست، چون هر دو طرح کامپیوتری نسبت به نقایص اغماص زیادی دارند.از این جهت تمایز خشنی با کامپیوترهای امروزی دارند که با یک عنصر معیوب زمینگیر میشوند. نانوسلولی که تور و همکارانش بدست آوردهاند، حدود یک میکرومترمربع است و شامل یک آرایه دو بعدی از چندصد نانوذره فلزی است که توسط حدود 1500 مولکول عملکننده (مثل آنهایی که NDR را بروز میدهند) به هم متّصل شدهاند. این مولکولها ، نانوذرات را به درگاههای ورودی و خروجی پیرامون نانوسلول نیز متّصل میکند. بنابراین با ترکیبات متفاوتی از این دریچههای ورودی و خروجی ، میتوان مسیرهای حامل جریان مختلفی را مشخّص کرد.سوئیچ کردن با نانولولهها :
همه مدلهای محاسبه مولکولی الزاما" برمبنای مولکولها نیست، که با سنتز آلی مرحله به مرحله قابل دسترسی باشند. مثلا" در دانشگاه هاروارد ، استاد شیمی چارلز لیبر و همکارانش - توماس روئکس، کیونگها کیم، و ارنستو جوزلویچ - در حال بکار انداختن نانولولههای تک دیواره (SWNTها) برای استفاده در اجزای دستگاهی (مثل سوئیچها) و سیمها برای خواندن و نوشتن اطلاعات هستند. ایده لیبر عبارتست از الگودهی یک آرایه از نانولولههای موازی- روی یک لایه نازک دیالکتریک (عایق) که نمونه رسانا را پوشش می دهد- که سپس در بالای این آرایه ، آرایه موازی دیگری از نانولولهها، به زوایه قائمه به صورت آویزان قرار میگیرد. نانولولههای بالایی بطور غیرهمسطح پایینیها را قطع میکنند، چون به کمک بلوکهای تکیهگاهی با فواصل منظم 5 نانومتر بر فراز نانولولههای پایینی نگه داشتهشدهاند. هر نانولوله در انتهایش به یک الکترود فلزی متّصل است. لیبر و همکارانــش در مقالــه جدیدشان این چنین بیان کردند : " هر نقطه تقاطع در این ساختار یک عنصر دستگاهی محسوب میشود". و هر عنصر دستگاهی در دو حالت میتواند باشد : در حالت " خاموش" لولههای متقاطع کاملا" از هم جدا بوده و لذا مقاومت تماسی در این نقطه بسیار بالاست. در مقابل، در حالت " روشن" نانولولههای بالایی به سمت لولههای پایین آنقدر کشیده میشوند تا با آنها تماس یابند ، که در نتیجه مقاومت تماسی فوقالعاده کم خواهد شد.لیبر: آرایههای نانولوله \ نانوسیم
این محققین مینویسند: " با باردار کردن گذرای نانولولهها- به منظور تولید نیروهای الکترواستاتیک جاذبه یا دافعهای- یک عنصر دستگاهی میتواند بین این دو حالت تعریف شده- روشن و خاموش- سوئیچ کند." این کار با اعمال پالس ولتاژی به زوجالکترودهایی که یک نقطه تقاطع خاص را نشانه گرفتهاند، صورت میگیرد. به گفته لیبر، وضعیت – روشن یا خاموش – هر نقطه تقاطع را با سنجیدن مقاومت تماسی به راحتی میتوان خواند. چنین آرایه متقاطعی را نه تنها برای شکلدهی عناصر منطقی کامپیوترها ، که به عنوان یک حافظه دسترسی اتفاقی (RAM) غیر فرار نیز میتوان بکار برد، چراکه مزایایقابل ملاحظهای نسبت به RAMهای نیمههادی مرسوم از نظر اندازه، سرعت و هزینه دارا میباشند. لیبر مثلا" میگوید، که 1012 عنصر دستگاهی را میتوان در 2 Cm 1 از یک چیپ جا داد. این در حالی است که یک چیپ پنتیوم با این اندازه 107 تا 108 قطعه را در خود جا میدهد. به علاوه، هر عنصر این حافظه نانولولهای قادر به ذخیره یک بیت است، در حالی که ابزارهای سیلیکونی فعلی، به یک ترانزیستور و یک خازن برای ذخیره یک بیت در RAM متغیر (که بایستی پی در پی از نو پر شود ) یا چهار تا شش ترانزیستور برای ذخیره یک بیت در RAM ایستا نیازمندند. اضافه بر این، بنا به ازمایشات و محاسبات انجام شده،RAM نانولولهای عمل سوئیچینگ را با سرعت GHz100 ، یعنی 100 برابر سریعتر از نسل جدیدچیپ های شرکت اینتل انجام می دهند. آزمایشات گروه هاروارد تاکنون روی اتّصالات منفرد کلافهای با قطر 20 تا 50 نانومتر نانولوله که به "طناب" موسوم هستند، صورت گرفته است. در چندین دستگاه مشابه ، لیبر و همکارانش سوئیچینگ بازگشتپذیر را بین دو حالت تعریفشده روشن و خاموش مشاهده کردهاند : " ما فکر میکنیم این آزمایشات کاملا" ایده معماری ارائهشده از طرف ما را اثبات میکند." بااین حال اتّکا صرف به نانولولهها برای این آرایه متقاطع مشکلزاست. محققین هاروارد بطور آرمانی دوست دارند ، آرایهها را با SWNT های منفرد با ضخامت نانومتری بسازند – نانولولههای نیمههادی در پایین و نانولولههای فلزی در بالا. لیبر در این باره میگوید : " ما همیشه نیازمند اتّصالات فلز /نیمههادی خواهیم بود" – برای عمل یکسوسازی؛ یعنی به جریان فقط در یک جهت اجازه عبور میدهند.چیدمان و محاسبه متکی بر DNA :
ایده آرایهها، سیمهای متقاطع، و محاسبات در کارهای استاد شیمی نادریان سیمن در دانشگاه نیویورک نیز نمود یافته است. ولی در این مورد، سیمها ، رشته های زیگزاک ، به هم بافته و متقاطع DNA هستند که مشابهشان در طبیعت دیده نشده است. برخی از این مولکولها برای ساخت اشیا و ابزارهای نانومتری برپایه DNA یا حتی محاسبه DNA ای مناسب هستند. در طول دو دهه گذشته ، سیمن از پتانسیل DNA برای ساختن یا به عنوان مواد ساختمانی ساختارهایی مثل بلورها یا نانوابزارها، بهره جسته است. او و همکارانش با استفاده از مولکولهای DNA شاخهدار دو رشتهای با سرهای چسبنده ( لبههای رشتههای DNA که میتوانند به لبههای مکّمل رشتههای DNA دیگر متّصل شوند)، اشیای نانومتری پیچیدهای مثل مکعب، هشتوجهی ناقص و دیگر اشکال ساخته شده ازDNA را بدست آوردهاند. سیمن امیدوار است در نهایت قادر به ساخت ساختمانهایی تو در تو به شکل دو و سه بعدی باشد، به نحوی که نیازی به تعیین مکان ویژه ای روی- برای یک جزء خاص که بایستی وارد آرایه شود- نباشد. وی میگوید : " من معتقدم این مسئله ما را واقعا" به جامدات طرّاح و مواد هوشمند میرساند." بااین حال خاطرنشان میکند،که به عنوان یک ماده ساختمانی ، DNA شاخهدار معمولا" فاقد سفتی است. بنابراین در سالهای اخیر گروه او، نحوههای چیدنی از رشتههای DNA ارائه دادهاند که استحکام ساختمانی بیشتری داشته، و برای ساخت آرایههای دو بعدی DNA و یک ابزار نانومکانیکی که بازوهای صلب آن فقط بین دو حالت ثابت قادر به چرخشاند، بکار گرفته شدهاند. آخرین شاهکار سیمن در این راستا، مولکولهای موسوم به چلیپای سه گانه است که چهار رشته DNA با هم ترکیب شدهاند تا سه مارپیچ دو رشتهای مسطح موسوم به کاشی را به وجود بیاورند. این مارپیچها ازطریق چهار نقطه، که رشتههای یک مارپیچ به مارپیچ دیگر وصل میشوند ، به همدیگر زنجیر شدهاند. و البتّه میتوانند رشتههای چسبیده همتای خود را مبادله کنند. مارپیچ مرکزی با حلقههای سنجاقی در دو سر بسته شده است،ولی مارپیچ های دیگر سرهای چسبندهای دارند که به کاشیها امکان میدهد یکدیگر را بشناسند. بنا به گفته سیمن و همکارش جانریف ، یک استاد علوم کامپیوتر دانشگاه دوک، سرهای چسبنده شامل اطلاعاتی هستند که به کاشی امکان میدهد خودچیدمانی را به صورتی که یک محاسبه منطقی صورت گیرد، انجام دهند. [Nature,407,493(2000)] آنها و همکارانشان چنگدی مائو و توماس لابین به کمک عمل منطقی موسوم به "XOR فزاینده" از این کاشیها برای انجام چهار مرحله محاسباتی روی رشتهای از صفر و یکها استفاده کردهاند. نتیجه عمل XOR، "0" است که اگر دو عدد پیاپی مشابه باشند (0 و 0 یا 1 و 1) و 1 است، اگر دو عدد متوالی متفاوت باشند. ارزش هر کاشی (0 یا 1) به کمک یک “محل محدودیت” (توالی خاصی از DNAکه شناختهشده و با آنزیمهای "محدودیت" بریده میشوند) مشخّص میشود. کاشیهای ورودی و خروجی ، سرهای چسبنده متفاوتی دارند.و در محلول با کاشیهای" نبشی" مخلوط هستند. کاشیهای نبشی ارزشهای محاسبه را در ابتدای کار وارد کرده و به تاسیس یک قالب کاری برای ارتباط کاشیهای ورودی و خروجی کمک میکنند. کاشیها مطابق الگوریتمی که توسط کاشیهای خروجی تعیین شده است، عمل خود چیدمانی را انجام میدهند (به طور اتوماتیک کنار هم قرار میگیرند.) کـاشیهای ورودی در ابتدا در یک وضعـیت مسطح پلکانی چیده میشوند.و بسته به نحوه مرتّب شدنشان، کاشیهای خروجی خود را- ازطریق جفت شدن سرهای چسبنده مکمل یکدیگر- در شکافهای کوچک موجود روی پلکان جا میدهند.سیمن: محاسبه نانوهرتز با DNA
پس از کامل شدن مجموعه، پاسخ باید استخراج شود . یک رشته گزارشگر که درون هرکدام از کاشیها بافته میشود، شامل محل محدودیتی است که ارزش کاشی را مشخّص میکند. رشتههای گزارشگر مربوط به کاشیهای مجاور به یکدیگر جوش خورده ، رشتهای درازتر ایجاد میکنند، که از مجموعه خارج میشود رشته به هم جوش خورده،پس از تقویت شدن، باکمک آنزیمهای محدودیت بریدهشده و اجزای حاصل به کمک الکتروفوریزیس ژل سنجیدهمیشوند. سیمن میگوید : " این کار از همه جهت شبیه توالیسنجی DNA است ،مگر اینکه دقّت عمل خیلی کمتر است!" ؛ پاسخ- ارزش کاشیهای خروجی که خودچیدمانی کردهاند- را مستقیما" از الگوی خطوط در ژل میتوان خواند. این مدل فقط از چهار ورودی سود میبرد. محاسبات طولانیتر نیز به گفته سیمن با یک مرحله ساده خودچیدمانی انجام میشود. ولی با افزایش تعداد مراحل محاسباتی، احتمال خطا بیشتر میشود. در تجربهای که در مجلّه Nature بیان شده، میزان خطا 2 تا 5% برآورد شده است. سیمن خاطرنشان میکند که این خودچیدمانی الگوریتمی ، نسبت به چیدمانیهای DNAای که او روی آنها کار کرده است، به صحّت بیشتری نیاز دارد .درکار قبلی او روی آرایههای تناوبی، یک کاشی " صحیح" با کاشیهای " غلط" رقابت میکرد و " لذا فراهمآوری شرایط کارکرد صحیح زیاد سخت نبود." او میگوید : " در این مسئله ، کاشی صحیح با کاشیهای نسبتا" صحیح رقابت میکند. شما در این مسئله باید سختگیرانهتر از مسئله ترتیب تناوبی کار کنید. شما باید به تمام صحت و درستی دست یابید و نه نصف آن! " اریک وین فری ، یک دانشیار علوم کامپیوتر و سیستمهای محاسباتی و عصبی در موسسه فناوری کالیفرنیا، چندسال قبل برای اولین بار پیشنهاد استفاده از DNA برای تقلید کاشیهای وانگ را ارائه کرده بود- مربعهایی با گوشههای رنگی که وقتی طوری کنار هم چیده شوند که گوشههای همرنگ کنار هم قرار گیرند برای انجام محاسبات قابل استفادهاند. سرهای چسبنده روی کاشیهای DNA معادلهای منطقی گوشههای رنگی کاشیهای وانگ اند. وین فری با ذوق زدگی از مقاله سیمن-ریف میگوید: " این اولین ظهور تجربی ایدههایی است که من در تز دکترایم مطرح کردم." هر چند، قسمت مشکل کار حرکت از نظم یک بعدی به دو و سه بعدی است، وین فری میگوید : " این کار، موجب پردازش اطلاعات بسیار پیچیدهتری خواهد شد"- البته در صورت عملی شدن. دیوید هارلانوود، یک استاد علوم کامپیوتر در دانشگاه دلاویر معتقد است، روشن سیمن برای ساخت بیش از محاسبه مفید است.