Molecular-Scale Logic Gates



Currently available approaches to molecular-scale logic gates are summarized and compared. These include: chemically-controlled fluorescent and transmittance-based switches concerned with small molecules, DNA oligonucleotides with fluorescence readout, oligonucleotide reactions with DNA-based catalysts, chemically-gated photochromics, reversibly denaturable proteins, molecular machines with optical and electronic signals, two-photon fluorophores and multichromophoric transient optical switches. The photochemical principles of electron and energy transfer are involved in several of these approaches. More complex molecular logic systems with reconfigurability and superposability provide contrasts with current semiconductor electronics. Integration of simple logic functions to produce more complex ones is also discussed in terms of recent developments.


Le développement de portes logiques moléculaires fait l'objet de nombreuses approches. Ces dernières qui sont rassemblées et discutées dans le présent article font intervenir entre autres: des interrupteurs chimiquement contrôlés basés sur la fluorescence et/ou la transmittance de petites molécules, des oligonucléotides type ADN à lecture fluorescente, des réactions d'oligonucléotides avec des catalyseurs à base d'ADN, des photochromes à basculement chimique, des protéines dénaturées renversablement, des machines moléculaires à signaux optiques et électroniques, des fluorophores biphotoniques et des interrupteurs multichromophoriques à optique transitoire. Plusieurs de ces approches sont basées sur des processus photochimiques de transfert d'électron et d'énergie. Le fonctionnement de certains systèmes logiques moléculaires plus complexes, reconfigurables et superposables est en contraste avec celui des semi-conducteurs électroniques actuels. Le recours à des fonctions logiques élémentaires pour générer des fonctions plus complexes est également discuté en termes de développements récents.