[发明专利]一种新型计数器的构建方法

说明书

本发明提供了一种新型计数器的构建方法，包括以下步骤：以菁染料溶液为模板，钾离子为正向计数输入脉冲，18‑冠‑6为逆向计数输入脉冲，将菁染料在浓度为1‑100×10^‑3mol/L，pH＝6.0‑9.0的Tris‑HCl缓冲溶液中的状态记为正向计数的起始状态，然后逐一加入等份的钾离子或18‑冠‑6，以等份的钾离子作为正向计数的脉冲信号，以等份的螯合剂18‑冠‑6作为逆向计数的脉冲信号，以每个脉冲信号诱导产生的菁染料聚集状态作为平行输出信号，构建计数器。该方法简单易行，灵敏度高，能实现多位计数的功能。

技术领域

本发明属于计数器技术领域，具体涉及一种新型计数器的构建方法。

背景技术

自1946年第一台电子计算机诞生以来，电子计算机以惊人的速度实现了从电子管到晶体管再到集成电路和大规模集成电路的过渡。电子计算机已渗入到生活的方方面面，极大推动了天文、军事、仿真等领域的发展。但当电子计算机的硅导体集成电路密集到一定程度，就会出现过热和交叉干扰等问题。1959年，Feynman提出利用分子尺度研制计算机的思想，分子计算机利用合成的有机分子、超分子、生物大分子在分子层面构建计算机。分子逻辑有望解决传统电子计算机由于晶体管电路尺寸和性能极限所带来的量子效应问题，电子线路间信号串扰问题，不可逆计算所带来的巨大能量耗散等问题。在过去半个世纪中，经过生物学、化学、计算机科学等领域的专家的共同努力，分子计算的研究已取得了一系列进展。

时序逻辑电路是现代计算机中广泛使用的一种逻辑设备。计数器是数字电路中最常用的时序逻辑电路，它可用于计算刺激脉冲，也可用于分频、定时和算术(或逻辑)运算。构建分子层面的计数器通常需要满足以下条件：(1)多输出通道的兼容性；(2)由输入脉冲量变引起的多种输出信号之间的切换；(3)对指示模块有相反作用的化学、生化物逻辑对。最简单的一位计数器只要求指示分子在输入脉冲刺激下输出信号有高(“0”)和低(“1”)的区分，简单的分子即可满足，但对于多位计数器而言，这些要求很难同时满足。目前，关于复杂时序逻辑电路的报道比较少，其中，计数器的构建更是该研究领域的一个重难点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种新型计数器的构建方法，该构建方法基于金属离子与菁染料的相互作用来构建计数器，从而有效解决了现有技术中构建时序逻辑电路方法复杂和难以实现计数器功能的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型计数器的构建方法，包括以下步骤：以菁染料溶液为模板，钾离子为正向计数输入脉冲，18-冠-6为逆向计数输入脉冲，将菁染料在浓度为1-100×10^-3mol/L，pH＝6.0-9.0的Tris-HCl缓冲溶液中的状态记为正向计数的起始状态，然后逐一加入等份的钾离子或18-冠-6，以等份的钾离子作为正向计数的脉冲信号，以等份的螯合剂18-冠-6作为逆向计数的脉冲信号，以每个脉冲信号诱导产生的菁染料聚集状态在相应波长下的最大吸收作为平行输出信号，构建计数器；菁染料浓度为1-20×10^-6mol/L，每份钾离子浓度为10-100×10^-3mol/L，每份18-冠-6浓度为10-100×10^-3mol/L，在一个正向计数和一个逆向计数构成的循环内，所加入的钾离子和18-冠-6的份数相等。