ДНК способна самособираться в произвольные структуры, но проблема с использованием этих структур для наноэлектронных схем заключается в том, что нити ДНК должны быть преобразованы в высокопроводящие провода.
Вдохновленная предыдущими работами с использованием молекулы ДНК в качестве матрицы для сверхпроводящих нанопроволок, группа воспользовалась недавним достижением биоинженерии, известным как ДНК-оригами, чтобы складывать ДНК в произвольные формы.
В AIP Advances от AIP Publishing исследователи из Университета Бар-Илан, Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Колумбийского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории описывают, как использовать ДНК-оригами в качестве платформы для создания сверхпроводящих наноархитектур. Создаваемые ими структуры адресуются с нанометрической точностью, что позволяет использовать их в качестве шаблона для трехмерных архитектур, которые сегодня невозможны с помощью обычных технологий изготовления.
Процесс изготовления группы включает междисциплинарный подход, а именно преобразование наноструктур ДНК-оригами в сверхпроводящие компоненты. И процесс изготовления наноструктур ДНК-оригами включает два основных компонента: кольцевую однонитевую ДНК в качестве каркаса и смесь дополнительных коротких цепей, действующих как скобы, определяющие форму структуры.
«В нашем случае структура представляет собой проволоку для оригами ДНК длиной примерно 220 нанометров и шириной 15 нанометров», - сказал Лиор Шани из Университета Бар-Илан в Израиле. «Мы наносим нанопроволоки ДНК на подложку с каналом и покрываем их сверхпроводящим нитридом ниобия. Затем мы подвешиваем нанопроволоки над каналом, чтобы изолировать их от подложки во время электрических измерений».
Работа группы показывает, как использовать технику ДНК-оригами для изготовления сверхпроводящих компонентов, которые могут быть включены в широкий спектр архитектур.
«Сверхпроводники известны тем, что пропускают электрический ток без рассеяния», - сказал Шани. «Но сверхпроводящие провода с нанометровыми размерами вызывают квантовые флуктуации, которые разрушают сверхпроводящее состояние, что приводит к появлению сопротивления при низких температурах».
Используя сильное магнитное поле, группа подавила эти колебания и уменьшила примерно 90% сопротивления.
«Это означает, что наша работа может быть использована в таких приложениях, как межсоединения для наноэлектроники и новые устройства, основанные на использовании гибкости ДНК-оригами при создании трехмерных сверхпроводящих архитектур, таких как трехмерные магнитометры», - сказал Шани.