本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
几十年来,小工具制造商一直依赖于不断缩小的微芯片来制造更便携但功能更强大的设备。但是,随着用于制造这些芯片的组件变得越来越小,宽度以几十纳米而不是数百纳米来衡量,它们变得越来越难以组装。
由于微芯片是执行逻辑功能的引擎,使计算机、手机和无数其他电子产品运行,像 IBM 这样的技术制造商一直在寻求在更小的空间内更紧密地封装更多的晶体管。
现在出现了一个潜在的解决方案。IBM 研究院和加州理工学院的研究人员表示,他们可能已经找到了一种方法,通过使用合成 DNA 和微小的光刻模板来控制硅纳米线、碳纳米管和其他微小组件在微芯片上的放置。科学家们使用 DNA 分子作为支架,以帮助以精确的模式沉积数百万纳米级颗粒,这是一项将发表在 9 月号 Nature Nanotechnology 杂志上的研究的结论。(大众科学是自然出版集团的一部分)。这些模板有助于纳米粒子保持其形状。
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当 DNA 折叠成某些类似折纸的结构时,甚至有可能将组件放置在相隔六纳米的位置(甚至比细胞膜还薄),而传统的半导体制造技术正努力实现小于 22 纳米的放置精度(这个数字在几年前还被认为遥不可及)。
DNA 折纸术是通过使用数百个短 DNA 链(也称为“钉”)将更长的遗传链折叠成纳米级形状和图案而创建的。一些研究人员认为,DNA 折纸术证明可以控制微观材料以形成特定物体,包括更小的电路。
技术制造商正在寻找方法来跟上摩尔定律,这是英特尔联合创始人戈登·摩尔在 1965 年提出的一个观察,即集成电路上放置的晶体管数量每两年翻一番。IBM 阿尔马登研究中心(位于加利福尼亚州圣何塞)科学与技术经理 Spike Narayan 在一份准备好的声明中表示,不断缩小电子元件以提高性能的成本是跟上摩尔定律的限制因素,并且是“整个半导体行业都关心的问题”。IBM 正在寻求更好的方法,在纳米尺度上组装微芯片组件,而无需更换现有的芯片制造技术。
这样做的一个缺点是,更小的组件会产生更高的复杂性,并且需要某种方法来散发热量,以防止其破坏周围的电路。
当然,IBM 和其他科技公司还有一些时间来解决这个问题:《英国卫报》报道称,该公司表示,其 DNA 微芯片至少还需要十年才能上市。
三角形 DNA 折纸附着在模板上的图像 © IBM