Исследователи представляют свою работу сегодня на 251-м Национальном собрании. Экспозиция Американского химического общества (ACS).«Мы хотели бы использовать очень маленький размер ДНК, способность к спариванию оснований и способность к самосборке, и направить ее на создание наноразмерных структур, которые можно было бы использовать для электроники», — говорит доктор философии Адам Т. Вулли.
Он объясняет, что самые мелкие детали на чипах, производимых в настоящее время производителями электроники, имеют ширину 14 нанометров. Это более чем в 10 раз больше диаметра одноцепочечной ДНК, а это означает, что этот генетический материал может лечь в основу чипов меньшего размера.
«Проблема, однако, в том, что ДНК не очень хорошо проводит электричество», — говорит он. «Итак, мы используем ДНК в качестве каркаса, а затем собираем другие материалы на ДНК для формирования электроники».Чтобы разработать компьютерные микросхемы, аналогичные по функциям тем, которые производит Кремниевая долина, Вулли в сотрудничестве с доктором философии Робертом К. Дэвисом и доктором философии Джоном Н. Харбом из Университета Бригама Янга опирается на другие технологии. предыдущие работы групп по ДНК-оригами и нанофабрикации ДНК.
Самая известная форма ДНК — это двойная спираль, состоящая из двух одинарных цепей ДНК. Дополнительные основания на каждой паре прядей для соединения двух прядей, как ступеньки на витой лестнице. Но чтобы создать структуру ДНК-оригами, исследователи начинают с длинной одиночной нити ДНК. Пряжа гибкая и гибкая, чем-то похожая на шнурок.
Затем ученые смешивают его со многими другими короткими цепями ДНК, известными как «скобы», которые используют спаривание оснований для объединения и сшивания нескольких конкретных сегментов длинной цепи для образования желаемой формы.Однако команда Вулли не довольствуется простым воспроизведением плоских форм, обычно используемых в традиционных двумерных схемах. «Имея два измерения, вы ограничены в плотности компонентов, которые можно разместить на микросхеме», — объясняет Вулли. «Если вы можете получить доступ к третьему измерению, вы можете упаковать гораздо больше компонентов».Кеннет Ли, студент, работающий с Вулли, построил трехмерную трубчатую структуру оригами ДНК, которая выступает, как дымовая труба, из подложек, таких как силикон, которые образуют нижний слой их чипа.
Ли экспериментировал с прикреплением дополнительных коротких нитей ДНК для закрепления других компонентов, таких как наноразмерные частицы золота, в определенных местах внутри пробирки. Конечная цель исследователей — разместить такие трубки и другие структуры ДНК-оригами в определенных местах на субстрате. Команда также свяжет наночастицы золота в структурах с полупроводниковыми нанопроводами, чтобы сформировать цепь. По сути, структуры ДНК служат опорами для построения интегральной схемы.
Ли в настоящее время проверяет характеристики трубчатой ДНК. Он планирует прикрепить дополнительные компоненты внутри трубки, чтобы в конечном итоге сформировать полупроводник.Вулли отмечает, что обычное предприятие по производству микросхем стоит более 1 миллиарда долларов, отчасти потому, что оборудование, необходимое для достижения крошечных размеров компонентов микросхемы, дорогое, и потому, что многоступенчатый производственный процесс требует сотни инструментов.
Напротив, предприятие, использующее способность ДНК к самосборке, вероятно, потребует гораздо меньшего начального финансирования, утверждает он. «Природа работает в больших масштабах, и она действительно хороша в сборке вещей надежно и эффективно», — говорит он. «Если бы это можно было применить при создании схем для компьютеров, можно было бы значительно сэкономить».