自組裝的DNA分子開關(guān)成功研制


時(shí)間:2010-05-14





  據(jù)外媒體5月12日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國杜克大學(xué)研究人員稱,他們利用攜帶全部生命信息的DNA(脫氧核糖核酸)的獨(dú)特雙螺旋結(jié)構(gòu),將經(jīng)過改造的DNA片段和其他分子進(jìn)行簡單混合,即可制造出無數(shù)個(gè)同樣的、細(xì)小的、像華夫餅干一樣的器件。利用這種技術(shù),將來或只需一天時(shí)間就可達(dá)到現(xiàn)在全球每月的芯片生產(chǎn)量。

  杜克大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)副教授克里斯·德維耶認(rèn)為,下一代電腦中或?qū)⒉辉偈褂霉栊酒?,而使用由DNA片段制造的邏輯芯片。

  DNA由多對核苷酸堿基組成,這些堿基之間的關(guān)系非常密切,德維耶團(tuán)隊(duì)通過將這些堿基對以不同的順序進(jìn)行排列,得到了不同的DNA片段。這個(gè)過程類似于玩拼圖游戲:混亂的拼圖碎片會慢慢找到它們的鄰居,最終成為一幅完整的拼圖。研究人員要做的則是將無數(shù)個(gè)拼圖碎片放在一起,然后拼出無數(shù)個(gè)同樣的拼圖。

  在德維耶的實(shí)驗(yàn)中,“華夫餅干”“拼圖”有16塊,光敏分子放置在“拼圖”的脊線上。當(dāng)光線照射在光敏分子上時(shí),光敏分子吸收光線,刺激電子,釋放出的能量會使附近的另一類光敏分子吸收這些能量,并發(fā)射出不同波長的光線。僅用一個(gè)探測器就可將輸出光線與輸入光線區(qū)別開來。

  研究證明,這些納米結(jié)構(gòu)能夠有效地進(jìn)行自組裝,當(dāng)在其上添加不同的光敏分子時(shí),這個(gè)“華夫餅干”會顯示出獨(dú)特的“可編程”特性,因此,通過使用光線來刺激這些光敏分子,研究人員就能夠制造出簡單的邏輯門(開關(guān))。使用更大一些的“華夫餅干”,可制造出更復(fù)雜的電路,而且這種可能性是無限的。

  傳統(tǒng)的電路使用電流快速地在“0”和“1”之間切換,而在新的器件中,光線可刺激由DNA制造的開關(guān)作出同樣的反應(yīng),且速度更快。德維耶稱,這是人們首次證明分子具有如此活躍且快速的處理和傳感能力。

  德維耶指出,這些“華夫餅干”器件可成為未來計(jì)算機(jī)芯片的基本組件。由于這些納米結(jié)構(gòu)從根本上來說就是傳感器,因此,它亦可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)。研究人員可據(jù)此制造出細(xì)小的納米器件,以對作為疾病標(biāo)識的不同蛋白作出反應(yīng)。



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