I produttori di elettronica sono costantemente alla ricerca di modi per rendere più veloce, chip per computer più economici, spesso tagliando i costi di produzione o riducendo le dimensioni dei componenti. Ora, i ricercatori riferiscono che il DNA, il materiale genetico della vita, potrebbe aiutare a raggiungere questo obiettivo quando viene modellato in forme specifiche attraverso un processo che ricorda l'antica arte della piegatura della carta.

I ricercatori presentano oggi il loro lavoro al 251° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS). SINDROME CORONARICA ACUTA, la più grande società scientifica del mondo, terrà la riunione qui fino a giovedì.

"Vorremmo usare le dimensioni molto ridotte del DNA, capacità di accoppiamento delle basi e capacità di autoassemblarsi, e indirizzarlo a creare strutture su scala nanometrica che potrebbero essere utilizzate per l'elettronica, " Adam T. Woolley, dottorato di ricerca, dice. Spiega che le caratteristiche più piccole dei chip attualmente prodotti dai produttori di elettronica sono larghe 14 nanometri. È più di 10 volte più grande del diametro del DNA a singolo filamento, il che significa che questo materiale genetico potrebbe costituire la base per chip su piccola scala.

"Il problema, però, è che il DNA non conduce molto bene l'elettricità, " dice. "Quindi usiamo il DNA come un'impalcatura e poi assembliamo altri materiali sul DNA per formare l'elettronica".

Per progettare chip per computer simili in funzione a quelli che la Silicon Valley sforna, lana, in collaborazione con Robert C. Davis, dottorato di ricerca, e John N. Harb, dottorato di ricerca, alla Brigham Young University, si basa sul lavoro precedente di altri gruppi sull'origami del DNA e sulla nanofabbricazione del DNA.

La forma più familiare di DNA è una doppia elica, che consiste di due singoli filamenti di DNA. Basi complementari su ogni coppia di trefoli fino a collegare i due trefoli, proprio come i pioli di una scala attorcigliata. Ma per creare una struttura origami di DNA, i ricercatori iniziano con un lungo filamento singolo di DNA. Il filo è flessibile e floscio, un po' come un laccio. Gli scienziati quindi lo mescolano con molti altri brevi filamenti di DNA, noti come "graffette", che utilizzano l'accoppiamento di basi per riunire e reticolare più, segmenti specifici del lungo filo per formare la forma desiderata.

Però, Il team di Woolley non si accontenta di replicare semplicemente le forme piatte tipicamente utilizzate nei circuiti bidimensionali tradizionali. "Con due dimensioni, sei limitato nella densità dei componenti che puoi posizionare su un chip, " spiega Woolley. "Se puoi accedere alla terza dimensione, puoi inserire molti più componenti."

Kenneth Lee, uno studente universitario che lavora con Woolley, ha costruito un 3-D, struttura di origami di DNA a forma di tubo che si erge come una ciminiera dai substrati, come il silicio, che formeranno lo strato inferiore del loro chip. Lee ha sperimentato il collegamento di ulteriori brevi filamenti di DNA per fissare altri componenti come particelle d'oro di dimensioni nanometriche in siti specifici all'interno del tubo. L'obiettivo finale dei ricercatori è posizionare tali tubi, e altre strutture di origami di DNA, in particolari siti del substrato. Il team collegherebbe anche le nanoparticelle d'oro delle strutture con nanofili semiconduttori per formare un circuito. In sostanza, le strutture del DNA fungono da travi su cui costruire un circuito integrato.

Lee sta attualmente testando le caratteristiche del DNA tubulare. Ha intenzione di collegare componenti aggiuntivi all'interno del tubo, con l'obiettivo finale di formare un semiconduttore.

Woolley osserva che un impianto di fabbricazione di chip convenzionale costa più di 1 miliardo di dollari, in parte perché l'attrezzatura necessaria per ottenere le dimensioni minuscole dei componenti del chip è costosa e perché il processo di fabbricazione in più fasi richiede centinaia di strumenti. In contrasto, una struttura che sfrutta l'abilità del DNA per l'autoassemblaggio comporterebbe probabilmente un finanziamento iniziale molto più basso, egli dichiara. "La natura opera su larga scala, ed è davvero bravo ad assemblare le cose in modo affidabile ed efficiente, " dice. "Se questo potesse essere applicato nella realizzazione di circuiti per computer, c'è il potenziale per enormi risparmi sui costi."