DNA:一种未来的电子元件

我们的电子器件正在变得越来越小也越来越能干,以至于我们很快就要达到了现有材料的实际极限。电子器件的明天需要一种替代材料,比如DNA做成的纳米线,它可以作为微缩电路的导电通路和纳米晶体管。在这一期的Angewandte Chemie中,德国科学家描述了一种新方法,可以制备稳定、导电的DNA纳米线。

DNA不只是遗传信息的载体,在纳米世界里,它还是一种有趣的构筑材料。这是因为DNA有着非凡的自我识别和组织的能力,经常用作产生纳米结构的模板。由于DNA是一种电的不良导体,因而妨碍了它在电子电路组装的应用。将金属沉积在DNA链上是解决这一问题的方法之一。

德国亚琛工业大学(RWTH Aachen)和慕尼黑大学(University of Munich)的科学家们发展了一种新的方法,它可以控制DNA结构的形成和金属化。Ulrich Simon领导的小组使用了一种包含“固定序列”和“金属化序列”的DNA链。几条这样的DNA链交织在一起得到具有交替序列的DNA。

“固定序列”修饰了炔基官能团,通过“点击反应”可以将其固定到修饰有叠氮基团的硅片上。另外一段DNA片段有两个作用:一方面它修饰了可以诱导银纳米颗粒聚集的功能基团,另一方面它可以连接其他的DNA链。

DNA链被拉伸,并通过“点击反应”沉积并固定在硅片上。之后的银纳米颗粒金属化的过程使得多股临近的DNA链同时交联在一起。这种多股DNA链的结构稳定性远远强于单链。未来,这种方法可以用来把DNA链整合到程序化的DNA结构中,可以将更复杂的结构定位地绑定在预先组装的基底上。

银纳米颗粒的沉积并未完成金属化工艺。在第二步中,像照片的显影一样,溶液中的金可以沉积到银纳米颗粒上。改变金沉积的持续时间可以调节纳米线的直径。

这种新方法使得科学家们可以得到微米级长的,导电的纳米线,它有望发展成为进一步的微缩电路。