简单的化学模拟动物的捕食者识别方法

理解复杂的感官信息可以是一个生死攸关的问题。这就是为什么有些动物,从鱼到猫对人类,使用边缘检测解码视觉环境:他们可以辨别一些对象的轮廓,减少复杂信号的信息内容,这样捕食者和猎物之间可能会更快地发现一个嘈杂的背景。但边缘检测并不是一件容易的事情,仍然提出的挑战对于计算机科学家发展中人工视觉和图像处理软件。

现在的化学家在贝尔法斯特女王大学,英国演示了一个边缘检测成像方法完全基于一个化学过程。¹这是第一次,小分子取得了计算通常需要一个电脑和一个图形用户界面,“说Prasanna de Silva领导团队。我们的“图形用户界面”只是卑微的滤纸。

技术建立在以前的工作•德•席尔瓦的团队使用pH敏感的基于有机小分子的荧光进行分子逻辑操作。他们使用aminoalkylaminonaphthalimide家族的一个分子,它会发出荧光,当与紫外线辐射。荧光是提高了约200倍,当分子的质子化了的,pH值使其良好的光学传感器。De Silva)和他的同事们可以使用紫外线引起质子化作用,激活质子释放一个捐赠(triphenylsulfonium离子)。通过一个有图案的面具,他们照射面积滤纸浸泡在pH传感器、质子供体和碳酸钠的缓冲。然后兴奋的紫外线荧光波长略微延长。但大约30分钟后关闭此荧光因为质子供体光化学分解成分子淬灭荧光团的电子转移。

戴面具的边缘区域——“对象”这个系统是检测——保持明亮,然而。这是因为发布的质子供体分子扩散通过湿润的滤纸进入地区就在面具边缘。这里的质子可以中和碱性缓冲,但是一旦有足够多的人,他们“开关”荧光团分子周围辐照区域的周长。这个地区是1-2mm厚,de Silva)和他的同事们说,边缘检测的分辨率可以通过进一步的优化改进。

边缘检测之前取得的与基因工程细菌²和DNA反应网络³,但现在它可以简单和廉价地完成这些小分子。这是重要的一步安装分子基于逻辑的计算复杂性,”说亚历山大·席勒专家在德国耶拿大学的分子逻辑。这表明计算范例基于分子高度吸引力等实际应用图像处理和照相平版印刷的图案,“补充道阿尔贝托Credi分子开关工作在意大利博洛尼亚大学的。