(PhysOrg.com) -- Genom att använda ett koncept som kallas DNA-origami, Forskare från Arizona State University försöker bana väg för att producera nästa generations elektronikprodukter.
De strävar efter framsteg inom nanoteknik som har potential att möjliggöra skapandet av mindre komponenter för konsument- och industriell elektronik som iPods, iPads och liknande enheter.
Tillverkare vill göra enheterna mindre och "smartare." Problemet är att detta kräver att de interna elektriska delarna av sådana enheter tillverkas i en ännu mindre nanometerskala, samtidigt som komponenternas förmåga att utföra en mängd datorer ökar, kommunikations- och multimediafunktioner.
Att göra dessa komponenter mindre skulle bli avsevärt dyrare med den nuvarande metoden för tillverkning av mikroelektroniska komponenter såsom centrala bearbetningsenheter (CPU) i alla datorer.
ASU:s Hongbin Yu och Hao Yan går ihop för att utveckla grunden för en ny tillverkningsmetod som skulle hålla kostnaderna nere.
Yu är biträdande professor vid School of Electrical, Dator, och energiteknik, en av ASU:s Ira A. Fulton Schools of Engineering. Yan är professor vid institutionen för kemi och biokemi vid ASU:s College of Liberal Arts and Sciences.
Detaljer om deras framsteg har nyligen rapporterats i Nanobokstäver , en ledande tidskrift för nanovetenskap och teknik publicerad av American Chemical Society. Nyheten har också presenterats på Chemistry World, en nyhetswebbplats för vetenskap och teknik för Royal Society of Chemistry, den ledande europeiska organisationen för att främja kemiska vetenskaper.
Yu förklarar att han och Yan utforskar ”hur man använder litografi uppifrån och ner i kombination med modifierade självmonterade nanostrukturer från nedifrån och upp för att styra placeringen av nanostrukturer på kiselskivans yta.”
Top-down litografi är en process genom vilken elektriska kretselement på en kiselskiva konstrueras genom skärning och etsning, på ett sätt som liknar hur skulpturer tillverkas. Så här tillverkas dagens datorchips.
Bottom-up självmontering är en process där molekyler och/eller material i nanoskala självmonteras till önskade strukturer med hjälp av kemiska bindningar eller olika liknande interaktioner.
Yu och Yan har upptäckt ett sätt att använda DNA för att effektivt kombinera top-down litografi med kemisk bindning som involverar nedifrån och upp självmontering.
Detta involverar en "DNA origami" designteknik som liknar den traditionella japanska konsten eller tekniken att vika papper till dekorativa eller representativa former. Det gör att DNA-strängar kan vikas till något som liknar en pegboard på vilken olika molekyler kan fästas.
Att göra det möjligt för olika molekyler att fästa till DNA:t producerar mindre nanostrukturkonfigurationer – vilket öppnar vägen för konstruktion av mindre elektroniska enhetskomponenter.
Tidigare har det visat sig vara svårt att kombinera top-down litografi med bottom-up självmontering eftersom de DNA-nanostrukturer som krävs för att få det att hända skulle binda urskillningslöst till kiselplattformen (kallas ett substrat) – materialet som en elektronisk krets är på. tillverkade.
"Det har varit få framgångsrika demonstrationer av hur man sätter dessa nerifrån och upp-monterade nanostrukturer på ytan av substratet där man vill att de ska vara, " Yu förklarar, "eftersom du inte bara kan köra dessa enheter, du behöver veta var du ska koppla vad."
För att lösa problemet, Yus forskargrupp prefabricerade en guld "nano-ö" på specifika platser på ett kiselsubstrat, applicerade sedan DNA-origami som har specifika kemiska ändar som bara binder till guldön och inte kiselskivan. Detta gör att DNA-nanorören bara kan fästa vid öarna.
Arbetet visar att det är möjligt att en dubbelspiral med DNA kan användas för att bygga endimensionella och tvådimensionella strukturer för att möjliggöra tillverkning av mindre elektroniska minnesenheter – till en kostnad som skulle vara mycket lägre än nuvarande tillverkningsmetoder.
Mer framsteg behövs, säger Yu.
"Med den här demonstrationen kunde vi bygga mönster på ytan som består av endast endimensionella DNA-nanorör, men vår forskning visar att det är möjligt att producera tvådimensionella och ännu mer sofistikerade strukturer som är viktiga byggstenar för elektroniska kretsar i nanoskala, säger Yu. "Så det här är bara början på många fascinerande möjligheter som ska förverkligas."
