化学图灵机读取分子磁带

化学家们发明了一种分子棘轮，充当简单的化学图灵机。它由一个大环组成，当它沿着分子线移动时，它会读出手性信息。

图灵机在内存磁带上读写符号，同时在磁带上来回移动。它的动作由规则控制，这些规则定义了对当前状态和读取的符号的每个组合要做什么。它是对计算的抽象描述，虽然简单，但能够实现任何计算机算法。虽然是基于dna的图灵机在美国，完全合成的分子版本还不存在。

有限状态机的轮烷版本已经被大卫利他的团队在英国曼彻斯特大学。有限状态机是一个不那么复杂的图灵机。它只能读，但不能写，符号和它的读取头只能朝一个方向移动。这是迈向。的第一步分子计算机，其中逻辑运算是通过反应进行的。

在@Nature这是一种读磁带的分子，它读取立体化学而不是核苷酸密码子https://t.co/rSYjlAZJy5恭喜@YansongRen@RJamagne和丹!非常感谢@SciCommStudios对于图形和动画[️:左下=磁带势能面;正确的= CD谱]pic.twitter.com/EWiBaYzMNr

——戴夫·利(@ProfDaveLeigh)2022年10月19日

轮烷自动机由一个冠醚(读取头)和一个分子链(记忆带)组成，三个隔室由一个可移动的屏障隔开。屏障被强酸形式的pH值脉冲打开，该脉冲迅速分解，再次关闭屏障。推动棘轮前进并阻止其后退的是与下一个隔室位置的更高的结合亲和力。

第一个和最后一个隔室包含手性结合位点，每个都是另一个的镜像。中间这个是非手性的。虽然冠醚是非手性的，但它在与手性结合位点相互作用时采用手性排列。机器的状态可以通过冠醚结构内的发色团中的圆形二色性响应读取。输出是一串trit(三元数字)，其中-1表示R结合位点立体化学，+1为年代非手性相互作用为0。但是，即使对高阶数字进行编码，也可能使用大小和形状不同的非对称结合位点。

为了将轮烷装置转换成既能读取信息又能写入信息的图灵机，研究人员认为读取头的构象变化可以催化立体选择反应。这将类似于自然界使用mRNA转录物和核糖体存储和读取信息的方式。