DNA折纸可为未来的纳米电子电路制造超导纳米线

时间：2021-12-14 15:52:11 来源：

多亏了DNA折纸，制造未来的纳米电子电路才变得更加有趣。

对越来越小的电子组件的追求促使一个国际研究人员小组探索使用分子构件来创建它们。DNA能够自组装成任意结构，但是将这些结构用于纳米电子电路所面临的挑战是必须将DNA链转换成高导电性的导线。

受先前使用DNA分子作为超导纳米线的模板的工作的启发，该小组利用了最近被称为DNA折纸的生物工程技术的优势，将DNA折叠成任意形状。

在AIP Publishing的 AIP进步中，巴伊兰大学，路德维希·马克西米利安斯大学，慕尼黑大学，哥伦比亚大学和布鲁克海文国家实验室的研究人员描述了如何利用DNA折纸作为构建超导纳米体系结构的平台。他们构建的结构可以纳米精度寻址，可以用作3D架构的模板，而这是当今通过常规制造技术无法实现的。

使用DNA折纸作为构建超导纳米体系结构的平台。镀膜前DNA折纸线的透射电子显微镜（TEM）图像。

该小组的制造过程涉及多学科方法，即将DNA折纸纳米结构转变为超导组件。DNA折纸纳米结构的制备过程涉及两个主要组成部分：圆形的单链DNA作为支架，以及互补的短链（充当决定结构形状的钉书钉）的混合物。

“在我们的案例中，这种结构是大约220纳米长和15纳米宽的DNA折纸线，”以色列巴伊兰大学的Lior Shani说。“我们将DNA纳米线滴铸到具有通道的基质上，并在其上涂覆超导氮化铌。然后，我们将纳米线悬挂在通道上方，以在电测量过程中将其与基板隔离。”

该小组的工作展示了如何利用DNA折纸技术来制造可以整合到多种架构中的超导组件。

使用DNA折纸作为构建超导纳米体系结构的平台。（左）悬浮在氮化硅/氧化硅通道上方的硝酸铌包覆的DNA纳米线的示意图。（右）悬浮有DNA纳米线的通道的高分辨率扫描电子显微镜（HR-SEM）图像（图像中为黑色）。在图像中，通道看起来是不连续的，反映了悬浮在其上的DNA（橙色虚线矩形标记）。通道两侧之间的距离约为50纳米，涂硝酸铌的纳米线最窄处的宽度约为25纳米。

Shani说：“超导体以无损耗地运行电流而著称。”“但是具有纳米尺寸的超导线会引起量子涨落，从而破坏超导状态，从而导致在低温下出现电阻。”

通过使用强磁场，该小组抑制了这些波动并降低了约90％的电阻。

“这意味着我们的工作可用于3D超导架构（例如3D磁力计）制造中，基于DNA折纸的灵活性，可用于纳米电子学和新型设备的互连等应用，” Shani说。

参考：Lior Shani，Philip Tinnefeld，Yafit Fleger，Amos Sharoni，Boris Ya撰写的“基于DNA折纸的超导纳米线”。Shapiro，Avner Shaulov，Oleg Gang和Yosef Yeshurun，2021年1月19日，AIP Advances.DOI：
10.1063/5.0029781

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