«Оригами» из ДНК может помочь построить более быстрые и дешевые компьютерные чипы

14 марта
«Оригами» из ДНК может помочь построить более быстрые и дешевые компьютерные чипы

Производители электроники постоянно ищут способы сделать более быстрые и дешевые компьютерные чипы, часто за счет сокращения издержек производства или путем сокращения размеров компонентов.

Теперь исследователи сообщают, что ДНК, генетический материал жизни, может помочь достичь этой цели, когда она формируется в конкретные формы через процесс, напоминающий древнее искусство складывания бумаги.

Мы хотели бы использовать очень маленький размер ДНК, возможности спаривания оснований и способность самостоятельно собирать и направлять его, чтобы сделать наноразмерные структуры, которые могли бы быть использованы для электроники, - говорит Адам Т.

Вулли, доктор философии. Он объясняет, что самые маленькие особенности на микросхемах, производимые в настоящее время производителями электроники имеют 14 нанометров в ширину. Это более чем в 10 раз больше, чем диаметр одноцепочечной ДНК, а это означает, что этот генетический материал может стать основой для более мелких чипов.

Проблема, однако, заключается в том, что ДНК не проводит электричество очень хорошо,- говорит он.Таким образом, мы используем ДНК в качестве каркаса, а затем собираем на него другие материалы, чтобы сформировать электронику.

Для разработки компьютерных чипов, аналогичных по функции тем, что производит в большом количестве Силиконовая долина, Вулли, в сотрудничестве с Робертом К. Дэвисом, доктор философии, и Джоном Н. Харбом, доктор философии, в Университете имени Бригама Янга, основываются на предшествующей работе групп на счет оригами ДНК и нанофабрикации ДНК.

Наиболее известная форма ДНК представляет собой двойную спираль, которая состоит из двух отдельных нитей ДНК. Дополнительные базы на каждой паре соединяют две нити, так же, как ступеньками на витой лестнице. Но, чтобы создать структуру оригами ДНК, исследователи начинают с длиной одной нити ДНК.

Прядь является гибкой как шнурок Ученые смешивают ее со многими другими короткими нитями ДНК, которые используют спаривание оснований, чтобы собраться воедино и затвердеть.

Тем не менее, команда Вулли не довольствуется лишь плоскими формами, обычно используемыми в традиционных двумерных схемах.

С двумя измерениями вы ограничены в плотности компонентов, которые можете разместить на чипе,объясняет Вулли.Если вы можете получить доступ к третьему измерению, вы можете упаковать гораздо более компонентов.

Кеннет Ли, магистрант, который работает с Вулли, построил 3D структуру оригами ДНК трубчатой формы, которая торчит как дымоход из субстратов, таких как кремний, который будет образовывать нижний слой их чипа.

Ли экспериментировал с приложением дополнительных коротких нитей ДНК для крепления других компонентов, таких как наноразмерные частицы золота в определенных местах на внутренней части трубы.

Конечной целью исследователей является размещение таких трубок и других ДНК-оригами структур в конкретных местах на подложке. Команда также будет связывать наночастицы золота с полупроводниковыми нанопроводами, чтобы сформировать схему. В сущности, структуры ДНК служат в качестве балок, на которых создаются интегральной схемы.

Ли в настоящее время тестирует характеристики трубчатой ДНК. Он планирует присоединить дополнительные компоненты внутри трубы, с конечной целью формирования полупроводника.

Вулли отмечает, что обычное изготовление чипа стоит более $ 1 млрд, частично потому, что оборудование, необходимое для достижения крохотных размеров компонентов чипа является дорогостоящим и потому, что многоступенчатый производственный процесс требует сотни инструментов.

В противоположность этому, средство, которое использует способности ДНК для самосборки, скорее всего, повлечет за собой гораздо более низкое начальное финансирование, заявляет он.

Природа работает в больших масштабах, и она действительно хороша при сборке вещей надежно и эффективно, - говорит он. Если это можно было бы применить в создании схем для компьютеров, есть потенциал для огромной экономии затрат.

Источник

Просмотров: 239