美科學家借助DNA原理裝配微芯片 (2004-12-22)
發(fā)布時間:2007-12-04
作者:
來源:新華
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美國明尼蘇達大學教授理查德?基爾等人,利用DNA能按照既定模式自我組裝的特點,用密集排列的常規(guī)接腳合成了“DNA框架”,作為組裝運算或存儲用微電路的模板。
研究人員稱,“DNA框架”所指導合成的處理電路,集成度是目前最好的處理電路的1000倍。它指導合成的存儲電路,集成度是目前CPU芯片中管線存儲電路的100倍。
研究人員最早在2003年就發(fā)表了相關論文。如今,他們又對合成方法進行了改進,使微元件的組裝更有效率,這一成果17日發(fā)表在本月的美國化學學會刊物《納米通信》上。
DNA分子是自然界最好的信息存儲材料,有科學家認為它是信息技術產(chǎn)業(yè)研發(fā)更簡潔的數(shù)據(jù)處理和存儲電路的關鍵?;鶢栒f,制造超高集成電路的流程,需要的精確度達納米級。在傳統(tǒng)的硅芯片中,信息處理效率取決于各個微單元的距離,也就是線寬。如果應用“DNA框架”,各微元件的安裝精度可以達到三分之一納米,線寬大大縮小,元件的處理和存儲效率將非常高。
“DNA框架”是由人工的DNA分子片段組成的,它們自然交織成一張分子纖維網(wǎng),猶如“燈芯絨”一般。這“燈芯絨”的條紋就是具有粘結(jié)性的DNA條。DNA分子具有堿基配對的特性,而用來處理或存儲信息的微單元,就包裹在互相對應的DNA片段中,依靠DNA的自我組合,微元件之間就像合上的尼龍粘扣一般緊密。
在早期的研究中,基爾等人把金做的納米元件以常規(guī)密度預先“織”到DNA纖維“框架”中,依靠纖維之間的結(jié)合來完成元件裝配。在新的研究中,他們先用常規(guī)密度的DNA條組合成“框架”,然后在纖維上排列納米級的微元件,這樣裝配的效率更高了。而這些微元件可以是金屬元件、納米級的電子裝置,甚至也可以是有機分子。
基爾說,他們現(xiàn)在可以按照計算機芯片為模板組裝一個“DNA框架”,然后立刻以納米級的微元件排列在“DNA框架”表面。類似這樣密集而規(guī)則排列的納米元件,可以用來快速識別圖形圖像,而常規(guī)的電腦芯片卻很難做到。