Pembuatan sirkuit nanoelektronik di masa depan menjadi jauh lebih menarik berkat DNA origami.
Pencarian komponen elektronik yang lebih kecil telah mengarahkan sekelompok peneliti internasional untuk mengeksplorasi menggunakan blok penyusun molekuler untuk membuatnya. DNA dapat bersatu kembali menjadi struktur yang berubah-ubah, tetapi tantangan menggunakan struktur ini untuk sirkuit nanoelektronik adalah bahwa untaian DNA harus diubah menjadi untaian yang sangat konduktif.
Terinspirasi oleh pekerjaan sebelumnya yang menggunakan molekul DNA sebagai model untuk nanokonduktor superkonduktor, kelompok tersebut memanfaatkan kemajuan terbaru dalam bioteknologi yang dikenal sebagai DNA origami untuk membengkokkan DNA menjadi bentuk yang berubah-ubah.
Di AIP Advances, dari AIP Publishing, peneliti di Bar-Ilan University, Ludwig-Maximilians-Universität München, Universitas Columbia, dan Laboratorium Nasional Brookhaven menjelaskan bagaimana mengeksploitasi origami DNA sebagai platform untuk membangun arsitektur nano superkonduktor. Struktur yang mereka bangun dapat dialamatkan dengan presisi nanometrik yang dapat digunakan sebagai model untuk arsitektur 3D yang tidak mungkin dilakukan saat ini dengan teknik manufaktur konvensional.
Gunakan origami DNA sebagai platform untuk membangun arsitektur nano superkonduktor. Pencitraan mikroskop elektron transmisi (TEM) untai origami DNA sebelum dilapisi. Penghargaan: Lior Shani, Philip Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Shaulov, Oleg Gang dan Yosef Yeshurun
Proses pembuatan grup melibatkan pendekatan multidisiplin, yaitu konversi struktur nano origami DNA menjadi komponen superkonduktor. Dan proses penyusunan struktur nano DNA origami melibatkan dua komponen utama: DNA untai tunggal melingkar seperti perancah, dan campuran untaian pendek komplementer yang bertindak dari titik-titik yang menentukan bentuk struktur.
“Dalam kasus kami, strukturnya adalah untai origami DNA berukuran sekitar 220 nanometer dan 15 nanometer,” kata Lior Shani, dari Universitas Bar-Ilan di Israel. “Kami menjatuhkan kawat nano DNA pada substrat dengan saluran dan melapisinya dengan niobium nitrida superkonduktor. Kami kemudian menangguhkan kawat nano pada saluran tersebut untuk mengisolasi dari substrat selama pengukuran listrik.”
Pekerjaan kelompok menunjukkan bagaimana memanfaatkan teknik origami DNA untuk membuat komponen superkonduktor yang dapat digabungkan ke dalam berbagai arsitektur.
Gunakan origami DNA sebagai platform untuk membangun arsitektur nano superkonduktor. (kiri) Ilustrasi skema kawat nano DNA berlapis niobium nitrat yang digantung di atas saluran silikon nitrida / silikon oksida. (kanan) Gambar pemindaian mikroskop elektron resolusi tinggi (HR-SEM) dari saluran (gambar hitam) tempat kawat nano DNA ditangguhkan. Pada gambar, saluran tampak terputus-putus, mencerminkan DNA yang tersuspensi di atasnya (ditandai dengan persegi panjang oranye putus-putus). Jarak antara kedua sisi saluran adalah ~ 50 nanometer, dan lebar kawat nano berlapis niobium nitrat pada titik tersempitnya adalah ~ 25 nanometer. Penghargaan: Lior Shani, Philip Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Shapiro, Avner Shaulov, Oleg Gang dan Yosef Yeshurun
“Superkonduktor diketahui memiliki aliran arus listrik yang hilang,” kata Shani. “Tapi kabel superkonduktor dengan dimensi nanometrik menimbulkan fluktuasi kuantum yang menghancurkan status superkonduktor, yang diterjemahkan menjadi munculnya resistensi pada suhu rendah.”
Dengan menggunakan medan magnet tinggi, grup tersebut menekan fluktuasi ini dan mengurangi sekitar 90% resistansi.
Artinya, karya kami dapat digunakan dalam aplikasi seperti interkoneksi untuk nanoelektronika dan perangkat baru berdasarkan pemanfaatan fleksibilitas origami DNA dalam pembuatan arsitektur superkonduktor 3D, seperti magnetometer 3D, ucap Shani.
Referensi: “kawat nano superkonduktor berbasis DNA Origami” oleh Lior Shani, Philip Tinnefeld, Yafit Fleger, Amos Sharoni, Boris Ya. Shapiro, Avner Shaulov, Oleg Gang dan Yosef Yeshurun, 19 Januari 2021, AIP Advances.
DOI: 10.1063 / 5.0029781